Post on 02-Oct-2018
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas
usadas en los vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad
de Bogotá
Yohén Cuéllar Álvarez
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Bogotá, Colombia
2016
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas
usadas en los vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad
de Bogotá
Yohén Cuéllar Álvarez
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de
Magíster en ingeniería ambiental
Director:
Ph.D. Luis Carlos Belalcázar Cerón
Línea de investigación:
Inventarios de emisiones
Grupo de investigación:
Grupo de investigación de Calidad del Aire
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Bogotá, Colombia
2016
“La actividad más importante que un ser
humano puede lograr es aprender para entender,
porque entender es ser libre”. Baruch Spinoza.
Agradecimientos
Luis Carlos Belalcázar Cerón, Ph.D., profesor asociado al Departamento de Ingeniería
Química y Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia, a quien admiro y respeto.
Agradezco su valiosa orientación y sus maravillosas ideas.
Grupo de investigación de Calidad del Aire de la Universidad Nacional de Colombia, Sede
Bogotá, encabezado por los ingenieros Néstor Yezid Rojas Roa y Rodrigo Jiménez Pizarro,
por apoyarme y acogerme durante el curso del programa de maestría.
Al Grupo de investigación en Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente,
del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de
Colombia, sede Bogotá, dirigido por el ingeniero Helmer Acevedo, por su importante
colaboración en el suministro de datos para la ejecución de este estudio.
Al ingeniero Rodrigo Buitrago por su capacitación y enseñanzas para el manejo del
software OpenLCA.
Al Centro Suizo para Inventarios de Análisis de Ciclo de Vida (Swiss Centre for Life Cycle
Inventories) por facilitar la licencia de manera gratuita de la base de datos ecoinvent .
A Colciencias y a la Universidad Nacional de Colombia por su contribución económica por
medio del programa "Jóvenes Investigadores e Innovadores 2013".
A mi familia, fuente de apoyo constante e incondicional, especialmente a mi mamá Yamile,
pues sin su ayuda no hubiera sido posible llegar hasta aquí. A mi querido hijo Manuel R.
por ser paciente y esperarme todo este tiempo. A mis hermanas por alentarme. Por estar
ahí cuando los necesité, a mis tíos y a mis compañeros de siempre: Eder Anillo, Jefferson
Castellanos, José Ricardo Torres y Oscar Lombana.
Resumen y Abstract IX
Resumen
Los vehículos automotores son una fuente importante de contaminación del aire. Sus
emisiones no solo se generan por el tubo de escape del vehículo, sino que también se
generan emisiones en etapas previas a la combustión como la producción de la fuente
energética utilizada. Para evaluar y comparar los impactos ambientales potenciales en
todas estas etapas se puede emplear la metodología Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Un
ACV evalúa los impactos ambientales potenciales asociados a un producto o proceso
abarcando desde las etapas de extracción de los recursos hasta su uso, disposición,
reciclaje o reúso [1]. Para el caso de los vehículos automotores se puede utilizar un ACV
específico para esta fuente de contaminación, conocido como ACV Del Pozo a la Rueda
o análisis Well-to-Wheel (WTW) [2].
En este estudio se desarrolló un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) Del Pozo a la Rueda
(DPR) para los combustibles y biocombustibles utilizados en el transporte de pasajeros de
Bogotá, Colombia. Se tuvieron en cuenta los siguientes medios de transporte de pasajeros:
los vehículos con motor a gasolina (motocicletas, automóviles particulares y taxis) y los
vehículos con motor a diésel (buses tradicionales y TransMilenio). Se utilizó el software
OpenLCA®, la base de datos ecoinvent y toda la información disponible en la ciudad para
llevar a cabo este ACV. Se consideraron la categoría de impacto cambio climático
(emisiones de CO2-eq) y las emisiones de contaminantes PM2.5, CO y NOx. También se
evaluaron fuentes alternativas de energía como el gas natural vehicular (GNV) y la
electricidad. Las unidades funcionales utilizadas fueron: gramos de contaminante por
kilómetro recorrido (g/km) y gramos de contaminante por kilómetro recorrido y por pasajero
transportado (g/km*pasajero).
Los resultados de este trabajo indican que la mayor parte de las emisiones se generan en
la etapa de combustión del vehículo, las cuales son superiores al 80 % para los vehículos
que utilizan combustibles fósiles líquidos. Sin embargo, en el caso de los vehículos
livianos, las emisiones de PM2.5 que se generan en las etapas previas a la combustión
X Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
son significativas, y se originan principalmente en la producción de la gasolina (61 %) y del
bioetanol (17 %).
El ACV muestra que los buses de TransMilenio eléctricos producen las menores emisiones
de los contaminantes evaluados. Adicionalmente, aunque las motocicletas son un medio
de transporte rápido y económico, generan emisiones por kilómetro-pasajero transportado
equivalentes a los vehículos livianos sin catalizador. Finalmente, al convertir los buses
BTR TransMilenio de diésel a electricidad, se presentan reducciones en las emisiones de
CO2-eq del 86 %; PM2.5, del 88 %; CO, del 99 %; y de NOx, del 97 %. Sin embargo, en la
ciudad de Bogotá se lograrían mejoras más significativas si los pasajeros que se movilizan
en motocicletas o transporte particular cambiaran a transporte público.
Palabras clave: Análisis de Ciclo de Vida Del Pozo a la Rueda, OpenLCA, transporte
de pasajeros, combustibles, biocombustibles, fuentes alternativas de energía.
Abstract
Vehicles of internal combustion engine are a major source of air pollution. These emissions
are not only generated by the exhaust pipe of the vehicle; emissions are also generated by
preceding stages to the combustion, as in the production of energy source used. The
methodology of Life Cycle Analysis (LCA) can be used to evaluate and compare the
potential environmental impacts in all of these stages. LCA assesses the potential
environmental impacts associated with a product or process steps, ranging from resource
extraction to use, disposal, recycling, or reuse. In the case of motor vehicles, a specific
LCA known as LCA well to wheel (WTW) can be used for this source of pollution.
In this study, a Life-Cycle Assessment (LCA) of the well-to-wheel (WTW) for fuels and
biofuels used in the transport of passengers in Bogota, Colombia is presented. The
following means of transport of passengers were taken into account: gasoline engine
vehicles (motorcycles, private cars and taxis), and vehicles with diesel engine (traditional
buses and BRT TransMilenio). We use the software OpenLCA®, the ecoinvent data base,
Contenido XI
and all information available in the city to develop this LCA. The Impact categories climate
change (CO2-eq) and emissions of pollutants PM2.5, CO and NOx were considered.
Alternative energy sources were also evaluated, such as compressed natural gas (NG) and
electricity. The functional units used were grams of pollutant per kilometer (g/km) and
grams of pollutant per kilometer and passenger transported (g/km*passenger).
The results of this study indicate that most of the emissions are generated in the
combustion stage of the vehicle, which are higher than 80% for vehicles using liquid fossil
fuels. However, for light vehicles, PM2.5 emissions generated in the stages prior to
combustion in the vehicle are significant; these are originated mainly in the production of
gasoline (61 %) and bioethanol (17 %).
The LCA shows that electric TransMilenio buses produce lower emissions of the pollutants
evaluated. Additionally, while motorcycles are a means of fast and economical
transportation, they generate emissions per kilometer-passenger transported equivalent to
light vehicles without catalyst. Finally, converting BRT TransMilenio buses from diesel to
electricity would represent reductions in the emissions of pollutants (CO2-eq: 86 %; PM2.5:
88 %; CO 99 % and NOx: 97 %); however, more significant improvements would be
achieved in Bogota if the passengers who mobilize on motorcycles or private transport
changed to public transport.
Keywords: Life-Cycle Assessment, Well-to-Wheel, OpenLCA, passenger
transportation, fuels, biofuels, alternative energy sources.
Contenido XIII
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................ IX
Lista de figuras ............................................................................................................. XV
Lista de tablas ............................................................................................................ XVII
Lista de símbolos y abreviaturas ............................................................................... XIX
Introducción .................................................................................................................... 1
1. Antecedentes y estado del arte ............................................................................... 5 1.1 Análisis de Ciclo de Vida ................................................................................. 5 1.2 Incertidumbre en el Análisis de Ciclo de Vida .................................................. 9 1.3 ACV Del Pozo a la Rueda .............................................................................. 10 1.4 ACV de los combustibles en Colombia .......................................................... 13 1.5 Herramientas de software utilizadas en ACV de combustibles ....................... 15
2. Metodología ............................................................................................................ 23 2.1 Definición de objetivos y alcance del ciclo de vida ......................................... 23 2.2 Alcance del estudio y Límites del Sistema ..................................................... 24 2.3 Descripción de los datos de Inventario del Ciclo de Vida ............................... 27
3. Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida ................................. 33 3.1 Interpretación de resultados: unidad funcional masa de contaminante/kilómetro recorrido ................................................................................................................... 33 3.2 Interpretación de resultados: unidad funcional masa de contaminante/kilómetro-pasajero transportado .............................................................................................. 42
4. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................ 51 4.1 Conclusiones ................................................................................................. 51 4.2 Recomendaciones ......................................................................................... 52
A. Anexo: descripción de datos de entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de Vida 55
B. Anexo: Módulos para la producción de combustibles fósiles y electricidad en OpenLCA® ..................................................................................................................... 87
Bibliografía .................................................................................................................. 115
XIV Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Contenido XV
Lista de figuras
Figura 1-1: Etapas de un ACV [11] ............................................................................ 5
Figura 2-1: Límites del sistema para la producción de combustibles fósiles (Fuente:
esta investigación). .................................................................................................. 25
Figura 2-2: Límites del sistema para la producción de bioetanol y biodiésel (Fuente:
esta investigación). .................................................................................................. 26
Figura 2-3: Límites del sistema para la producción de electricidad (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 27
Figura 3-1: Emisiones de CO2-eq kilogramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a
la Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 34
Figura 3-2: Emisiones de PM2.5 miligramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 35
Figura 3-3: Emisiones de CO gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 36
Figura 3-4: Emisiones de NOx gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 37
Figura 3-5: Emisiones de CO2-eq kilogramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a
la Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente:
esta investigación). .................................................................................................. 38
Figura 3-6: Emisiones de PM2.5 miligramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 39
Figura 3-7: Emisiones de CO gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 41
Figura 3-8: Emisiones de NOx gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 42
Figura 3-9: Emisiones totales de CO2-eq (gramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros de Bogotá (Fuente: esta
investigación). ......................................................................................................... 44
XVI Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura 3-10: Emisiones totales de PM2.5 (miligramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros de Bogotá (Fuente: esta
investigación). .......................................................................................................... 46
Figura 3-11: Emisiones totales de CO (gramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). .......................................................................................................... 47
Figura 3-12: Emisiones totales de NOx (gramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta
investigación). .......................................................................................................... 48
Figura 3-13: Impacto de la ocupación de los vehículos en las emisiones de CO2-eq
(kg/km-pasajero), PM2.5 (mg/km-pasajero), CO (g/km-pasajero) y NOx (g/km-
pasajero) estimadas en el análisis DPR. Vehículos livianos: las emisiones se
calcularon según la ocupación de diseño y la ocupación mínima (sólo un pasajero).
Buses de transporte público: las emisiones se estimaron según la ocupación de diseño
y considerando un 25 % de sobrecupo. (Fuente: esta investigación). ...................... 50
Contenido XVII
Lista de tablas
Pág. Tabla 1-1: Herramientas de cálculo abiertas al público utilizadas para el ACV
(adaptación de [45]). ............................................................................................... 16
Tabla 1-2: Herramientas de cálculo comerciales utilizadas para el ACV (adaptación de
[45]). 18
Tabla 2-1: Factores de emisión, economía de combustible y número de
pasajeros/vehículo-km para la flota vehicular de Bogotá (Fuente: esta investigación).
32
Tabla A- 1: Datos de fertilizantes en el cultivo de caña referidos a 1 kg caña producido
(Adaptado de [22]) ................................................................................................... 55
Tabla A- 2: Datos entradas/salidas, producción de 1 kg caña de azúcar (Adaptado de [22])
................................................................................................................................ 56
Tabla A- 3: Datos entradas pesticidas cultivo de caña referido a 1 kg caña producido
(Adaptado de [22]) ................................................................................................... 57
Tabla A- 4: Datos entradas preparación de la tierra cultivo de caña referido a 1 kg caña
producido (Adaptado de [22]) .................................................................................. 57
Tabla A- 5: Datos entradas Insumos químicos producción de etanol referido a 1 kg de
etanol 99,6% (Adaptado de [22]) ............................................................................. 57
Tabla A- 6: Datos entradas/salidas Producción de etanol en Colombia referido a 1 kg de
etanol 99,6% (Adaptado de [22]) ............................................................................. 58
Tabla A- 7: Datos parámetro de asignación económico para la producción de etanol 99,6%
(Adaptado de [22]) ................................................................................................... 58
Tabla A- 8: Datos entradas/salidas producción de 1 kg Fruto fresco de palma (Adaptado
de [22]) .................................................................................................................... 59
Tabla A- 9: Datos entradas/salidas Extracción aceite de palma referido a 100 t fruto fresco
de palma (Adaptado de [22]) ................................................................................... 60
Tabla A- 10: Datos entradas/salidas refinación aceite de palma referido a 1 t de aceite
refinado (Adaptado de [22]) ..................................................................................... 61
Tabla A- 11: Datos insumos refinación de glicerina referido a 1 t de biodiésel (Adaptado
de [22]) .................................................................................................................... 61
Tabla A- 12: Datos parámetro de asignación económico para la producción de biodiésel
(Adaptado de [22]) ................................................................................................... 61
Tabla A- 13: Datos entradas/salidas producción de biodiésel en Colombia referido a 1 t de
biodiésel (Adaptado de [22]) .................................................................................... 62
Tabla A- 14: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de petróleo crudo (Adaptado de
[54]) ......................................................................................................................... 63
XVI
II
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 15: Datos entradas/salidas producción de1 kg de gasolina sin plomo en refinería
(Adaptado de [54]) ................................................................................................... 65
Tabla A- 16: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel en refinería (Adaptado de
[54]) ......................................................................................................................... 66
Tabla A- 17: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel de bajo azufre en refinería
(Adaptado de [54]) ................................................................................................... 67
Tabla A- 18: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel de bajo azufre en estación
de servicio (Adaptado de [54]) ................................................................................. 68
Tabla A- 19: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de gas natural (Adaptado de [54])
................................................................................................................................ 69
Tabla A- 20: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad a partir de carbón
(Adaptado de [54]) ................................................................................................... 71
Tabla A- 21: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad en hidroeléctrica
(Adaptado de [54]) ................................................................................................... 72
Tabla A- 22: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad mix consumidor
Bogotá (Elaboración propia) .................................................................................... 73
Tabla A- 23: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad alto voltaje, mix
consumidor Bogotá (Adaptado de [54]) .................................................................... 73
Tabla A- 24: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad medio voltaje, mix
consumidor Bogotá (Adaptado de [54]) .................................................................... 73
Tabla A- 25: Potencial de calentamiento global gases efecto invernadero (kg CO2-eq/kg)
[55] .......................................................................................................................... 76
Tabla B- 1: Capacidad instalada por tecnología [57]. ..................................................... 89
Tabla B- 2: Emisiones GEI generación eléctrica Colombia (CO2 equivalente) [57]. .. 89
Tabla B- 3: Contribución por fuente generación de electricidad Sistema
interconectado brasileño [69]. .................................................................................. 90
Contenido XIX
Lista de símbolos y abreviaturas
Abreviaturas Abreviatura Término
ACV Análisis de Ciclo de Vida
BEB Bus Eléctrico de Batería
BHCC Bus Híbrido de Celda de Combustible
BHDE Bus Híbrido Diésel-Electricidad
BTR Bus de Tránsito Rápido
CE Consumo de Energía
CEPAL Comisión Económica para América Latina y el Caribe
COV Compuesto Orgánico Volátil
CUS Cambio de Uso del Suelo
DAE Demanda Acumulada de Energía
DNP Departamento Nacional de Planeación
DPR Del Pozo a la Rueda
EAE Evaluación Ambiental Estratégica
EIA Evaluación de Impacto Ambiental
EICV Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida
EMPA Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)
ERA Evaluación del Riesgo Ambiental
GEI Gases de Efecto Invernadero
GLP Gas Licuado de Petróleo
GNC Gas Natural Comprimido
ICV Inventario del Ciclo de Vida
IEA International Energy Agency
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
IPK Índice Pasajero por Kilómetro
ISO International Organization for Standardization
PA Potencial de Acidificación
PAA Potencial de Agotamiento Abiótico
PCG Potencial de Calentamiento Global
XX Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Abreviatura Término PE Potencial de Eutrofización
PET Potencial de Ecotoxicidad
PM2.5 Material Particulado menor a 2.5 µm
PTH Potencial de Toxicidad Humana
TIC Tecnología de la Información y la Comunicación
TWC Three Way Catalyst
VC Vehículo Convencional de gasolina
WTW Well To Wheel
Introducción
Para sustituir los combustibles fósiles en el sector energético se ha dado un movimiento
hacia el consumo y uso de energías renovables o sostenibles (solar, eólica, geotérmica,
de biomasa –biocombustibles de primera y segunda generación–). Estas medidas se han
adoptado para disminuir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y mitigar el
cambio climático [3]. Cabe recalcar que el sector transporte es uno de los de mayor
atención, pues el consumo de petróleo se centra en este sector [4].
En este marco, el Estado colombiano ha suscrito diferentes tratados internacionales
encaminados a prevenir o reducir al mínimo las causas del cambio climático y mitigar sus
efectos adversos. Uno de los aspectos fundamentales ha sido la reducción de emisiones
de GEI, lo cual ha generado la toma de medidas a nivel sectorial como uso racional y
eficiente de la energía, masificación del gas natural, promoción de los biocombustibles,
mejoras en transporte y movilidad, entre otros [5], fundamentados en que los sectores que
contribuyen en mayor proporción a las emisiones globales de GEI son las actividades
pecuarias, por la generación de metano, el transporte por quema de combustibles y la
deforestación [5].
Concretamente en el caso del sector transporte, la tendencia en las políticas
gubernamentales colombianas ha sido el favorecimiento del uso de los biocombustibles
(bioetanol y biodiésel) como sustitutos de los combustibles de origen fósil, los cuales son
la principal fuente energética en los vehículos de motor de combustión interna. Esta
disposición se refleja con la promulgación y establecimiento de leyes como la Ley 693 de
2001 y la Ley 939 de 2004, y posteriormente la Resolución 1289 de 2005 y los Decretos
1135 de 2009 y 2629 de 2007. Sin embargo, aún existe incertidumbre sobre si la utilización
de este tipo de combustibles tiene beneficios ambientales considerables en comparación
con sus equivalentes fósiles.
Sumado a esto, se han planeado otras opciones para la reducción de la quema de
combustibles fósiles en el sector como vehículos livianos y de transporte masivo con
2 Introducción
sistemas eléctricos. Se debe mencionar que los proyectos de transporte masivo en las
principales ciudades y la restricción del “pico y placa” han contribuido al mejoramiento de
la movilidad y la calidad del aire en las zonas urbanas [6].
Si bien los vehículos de motor de combustión interna son una fuente importante de
contaminantes del aire [7]–[9], se debe aclarar que las emisiones no solo se presentan en
el tubo de escape del vehículo, sino que también se generan emisiones en la producción
de la fuente energética, razón por la cual se requiere aplicar un método para evaluar y
comparar los impactos ambientales relacionados con la utilización de las diferentes
alternativas propuestas en Colombia para el sector transporte.
Con el fin de reducir los riesgos para los humanos y el medio ambiente, se despliegan
diferentes herramientas aplicadas a procesos, productos y servicios como el Análisis de
Ciclo de Vida (ACV), la Evaluación Ambiental Estratégica (EAE), la Evaluación de Impacto
Ambiental (EIA), la Evaluación del Riesgo Ambiental (ERA), el análisis beneficio-costo, la
huella ecológica, el eco-diseño, entre otras, de las cuales el Análisis de Ciclo de Vida es
una las herramientas más aplicadas a nivel mundial [10].
En relación con lo anterior, un Análisis de Ciclo de Vida permite evaluar los impactos
ambientales potenciales asociados a un producto o proceso, abarcando desde las etapas
de extracción de los recursos hasta su uso previsto, disposición, reciclaje o reúso [1]. Para
proporcionar una referencia, se define una unidad funcional a la cual los datos de entrada
y de salida deben normalizarse. La fundamentación de la metodología ACV se incorpora
en un número de normas internacionales publicadas por la ISO, donde se establecen
cuatro fases principales: definición del objetivo y del alcance del estudio, análisis del
Inventario del Ciclo de Vida (ICV), Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV), e
Interpretación del Ciclo de Vida [1], [11].
La metodología ACV ha sido ampliamente utilizada como herramienta para la evaluación
del impacto de varios combustibles y fuentes energéticas vehiculares en distintos
escenarios [10], [12]–[18]. Se debe mencionar que los impactos evaluados están
condicionados a los sistemas productivos, y los estudios de impacto pueden variar de una
región a otra. Los ACV de combustibles para el transporte son generalmente denominados
Análisis de Ciclo de Combustible, o análisis Well-to-Wheel (WTW), que en Español se
Introducción 3
conoce como análisis Del Pozo a la Rueda (DPR) [2]. Los resultados pueden ser
expresados en unidades de energía, masa o distancia recorrida por el vehículo [18]–[20].
Adicionalmente, los estudios de ACV hasta ahora realizados en Colombia están
principalmente enfocados en la cadena de producción de biocombustibles y su
comparación con la gasolina y el diésel, y no se han incluido otras alternativas de fuente
energética como el gas natural y la electricidad [21]–[26].
Por otra parte, se debe resaltar que uno de los sistemas de Buses de Tránsito Rápido
(BTR) más popular en el mundo es TransMilenio, que funciona en Bogotá desde el año
2000. De los resultados logrados por este sistema, se destaca el ahorro de tiempo en los
viajes, la alta capacidad y la reducción de accidentes y de emisiones [27]–[31]. La
experiencia exitosa del sistema BTR en Bogotá ha impulsado la introducción de sistemas
BTR en otras ciudades de la región y del mundo [27], [29], [32], [33].
Los Buses de Transito Rápido (BTR) son un modo de transporte masivo de pasajeros
cómodo, rentable y flexible, en comparación con otras formas de transporte público que
combinan estaciones y terminales [27], [31], [33]. Los sistemas BTR en varios lugares son
nombrados como High-Capacity Bus Systems, High-Quality Bus Systems, Metro-Bus,
Express Bus Systems, y Busway Systems o Surface Metro Systems [30]. Sin embargo,
pese a que los sistemas BTR son considerados un modo sostenible de transporte, se
encuentran muy pocos estudios relacionados con las emisiones generadas durante el ciclo
de vida de los combustibles utilizados en estos [31], [33], [34]. Del mismo modo, son
escasas las comparaciones de los ACV de los sistemas BTR con otros modos de
transporte.
La presente investigación está dirigida a los vehículos de transporte de pasajeros de la
ciudad de Bogotá, Colombia. Bogotá es la ciudad más poblada del país con una proyección
a 2016 de 8 millones de habitantes, por lo cual existe una necesidad creciente de medios
de transporte que garanticen los mínimos impactos sobre la calidad del aire y la salud de
las personas, no solo en la etapa de operación del vehículo sino también desde la etapa
inicial de producción o extracción de la fuente energética.
Es por esto que el presente trabajo se enfoca en evaluar los impactos ambientales de los
distintos medios de transporte de pasajeros utilizados en Bogotá, mediante la realización
de un Análisis de Ciclo de Vida Del Pozo a la Rueda, de acuerdo con las fuentes
4 Introducción
energéticas usadas. Se consideran los vehículos con motor a gasolina (motocicletas,
automóviles particulares y taxis) y los vehículos con motor a diésel (buses tradicionales y
buses articulados del sistema BTR TransMilenio). También se tienen en cuenta fuentes
alternativas de energía o de uso poco común en la ciudad, como el gas natural vehicular,
la electricidad y los biocombustibles (biodiésel y el bioetanol, producidos en Colombia).
Inicialmente, se presenta la descripción de la metodología Análisis de Ciclo de Vida y
algunos casos de estudio de combustibles y fuentes energéticas vehiculares a nivel
nacional e internacional. Conjuntamente, se detallan algunas herramientas de cálculo
(software) disponibles para la implementación de un ACV. Después, se presenta la
selección del software para el desarrollo del ACV. Luego, se indican los límites de los
sistemas considerados y el origen de los datos de Inventario del Ciclo de Vida. En este
estudio se seleccionaron las categorías de impacto cambio climático (emisiones de CO2-
eq) y las emisiones de los contaminantes CO, NOx y PM2.5.
Posteriormente, se presentan los resultados del ACV propuesto, teniendo en cuenta dos
unidades funcionales: masa de contaminante emitido por kilómetro recorrido y masa de
contaminante emitido por kilómetro recorrido-pasajero transportado. También se muestra
un análisis de sensibilidad respecto a la cantidad de pasajeros transportados en los
vehículos. Por último, se exponen las conclusiones y recomendaciones del análisis
realizado.
1. Antecedentes y estado del arte
1.1 Análisis de Ciclo de Vida
Un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es definido en la norma ISO 14040 como “la
recopilación y evaluación de las entradas, las salidas y los impactos ambientales
potenciales de un sistema o producto a través de su ciclo de vida”, entendiéndose ciclo de
vida como “etapas consecutivas e interrelacionadas desde la adquisición de materia prima
o de su generación a partir de recursos naturales hasta la disposición final” [1].
Un ACV sigue cuatro fases principales: definición del objetivo y del alcance del estudio,
análisis de Inventario del Ciclo de Vida (ICV), Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida
(EICV), e Interpretación del Ciclo de Vida, mostrados en la Figura 1-1. El ACV es una de
las diversas técnicas de gestión ambiental existente, como por ejemplo la Evaluación del
Riesgo, la Evaluación del Desempeño Ambiental, la Auditoría Ambiental y la Evaluación
del Impacto Ambiental [1].
Figura 1.1-1: Etapas de un ACV [11]
Definición del Objetivo y el
Alcance
Análisis del Inventario
Evaluación de Impacto
Interpretación
6 Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
1.1.1 Definición del objetivo y del alcance del ACV
Esta etapa incluye las razones para llevar a cabo el estudio, la aplicación prevista y la
audiencia prevista. Se describen los límites del sistema de estudio y se define la unidad
funcional. La unidad funcional es una medida cuantitativa de las funciones que los bienes
(o servicios) proporcionan.
El resultado del ICV es una compilación de los insumos (recursos) y las salidas (emisiones)
del producto durante su ciclo de vida, en relación con la unidad funcional.
La EICV está dirigida a la comprensión y evaluación de la magnitud y la importancia de los
impactos ambientales potenciales del sistema estudiado [11]. En la interpretación, los
resultados de las fases anteriores se evalúan en relación con el objetivo y el alcance, con
el fin de llegar a conclusiones y recomendaciones [11]. El objetivo de un ACV establece la
aplicación prevista, las razones del estudio y el público previsto.
En cuanto al alcance, debe considerar:
Todas las operaciones que componen el sistema de producto a estudiar o aquellas
operaciones que son objeto de interés como, por ejemplo, la etapa de producción.
Es decir, que se deben definir los límites del sistema.
Se debe definir la unidad funcional sobre la cual se realizará el inventario de
entradas y salidas al sistema.
Las categorías de impacto ambiental seleccionadas y la metodología de evaluación
de impactos.
Los procedimientos de asignación para sistemas con múltiples productos de salida.
Las suposiciones, limitaciones y requisitos iniciales de calidad de los datos.
Unidad Funcional
La unidad funcional es una referencia cuantitativa de las entradas y salidas de un Inventario
del Ciclo de Vida (ICV) [9]. Los datos son normalizados y por tanto los resultados del ACV
de la misma unidad funcional pueden ser comparados entre sí [3].
Las opciones de unidades funcionales son inspiradas por los objetivos del ACV, por lo cual
estas varían entre estudios. En el caso del ACV de fuentes energéticas o combustibles
Antecedentes y estado del arte 7
para el transporte, los resultados pueden ser expresados en unidades de energía, masa o
distancia recorrida por el vehículo [3], [18]–[20].
1.1.2 Análisis del Inventario del Ciclo de Vida (ICV)
El ICV de un producto o proceso cuantifica las entradas y salidas en todo el límite del
sistema [35]. Los datos para cada proceso pueden ser:
Entradas de energía, materia prima, entradas auxiliares y otras entradas físicas.
Productos, coproductos y residuos.
Emisiones al aire, vertimientos al agua y suelo.
Después de la recopilación de datos se requiere de estos procedimientos de cálculo:
Validación de los datos.
Relación de los datos con los procesos u operaciones unitarias.
Relación de los datos con la unidad funcional.
Se debe mencionar que las actividades del ICV también incluyen la entrega de datos de
todas las actividades en el sistema y el cálculo de las cargas ambientales en relación con
la unidad funcional [3].
1.1.3 Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV)
El objetivo de la EICV es proporcionar información como base para las conclusiones, las
recomendaciones y la toma de decisiones, de acuerdo con el objetivo y el alcance definidos
[1]. Evalúa los resultados del Inventario del Ciclo de Vida (ICV) con respecto a su
importancia ambiental. Por ello, el inventario de emisiones se asocia a categorías de
impacto de interés definidas en el objetivo y alcance del ACV.
La Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) consta de siete actividades: selección
de las categorías de impacto, clasificación, caracterización, normalización, agrupación,
ponderación y análisis de calidad de los datos [1], donde las tres primeras son obligatorias,
mientras que el resto son opcionales [3].
8 Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Por otra parte, Wiloso & Heijungs [3], en relación con los sistemas de bioenergía, indican
que dos aspectos de la EICV que necesitan un mayor desarrollo son las categorías de
impacto y evaluación de impacto regionalizado.
Metodologías de Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Las diferentes metodologías de Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida se pueden
agrupar en los siguientes dos grandes conjuntos en función de su objetivo final:
Metodologías “midpoints” o de impactos de efecto intermedio: metodologías que
tienen como resultado la definición de un perfil ambiental, mediante la cuantificación
del efecto ambiental sobre diversas categorías (acidificación, destrucción capa de
ozono, etc.) del producto, proceso o servicio analizado. Estas alcanzan solo la
evaluación de los efectos indirectos o intermedios sobre el ser humano [36].
Metodologías “endpoints” o de impactos de efecto final: metodologías que analizan
el efecto último del impacto ambiental, esto es, tratan de identificar y definir el daño
causado al hombre y a los sistemas naturales. Las categorías de impacto final son
variables que afectan directamente a la sociedad [36].
Por ejemplo, la metodología CML 1992 (directrices holandesas) está basada en el
modelado punto medio. Algunas de las categorías de impacto incluidas son: acidificación,
cambio climático, demanda de energía acumulada, agotamiento de los recursos,
ecotoxicidad, eutrofización, toxicidad humana, radiación ionizante, uso de la tierra,
agotamiento de la capa de ozono, material particulado, oxidación fotoquímica, etc.
Las metodologías de evaluación de impacto para la Evaluación del Ciclo de Vida pueden
fundamentarse en cualquiera de los siguientes principios [36]:
EPS (Environmental Priority Strategies): metodología basada en el modelado de
punto final, que expresa los resultados en valores monetarios.
Swiss Ecoscarcity (or Ecopoints): el método de la escasez ambiental o método
suizo de ecopuntos, que permite una ponderación comparativa y la agregación de
las diversas intervenciones ambientales mediante el uso de eco-factores.
Antecedentes y estado del arte 9
Por otra parte, con respecto a los métodos de evaluación de impacto, se encuentra, por
ejemplo, Eco-indicador 99, método de valoración de punto final, el cual expresa el impacto
ambiental en una sola puntuación. Este método analiza tres tipos de daños: la salud
humana, la calidad y los recursos de los ecosistemas. La unidad estándar dada en todas
las categorías es el punto (Pt) o millipoint (MPT). Puesto que el objetivo de este método es
la comparación de productos o componentes, el valor en sí mismo no es más relevante,
sino más bien una comparación de valores [36].
A continuación se listan algunos métodos de evaluación [36]–[38]:
CML 2001 (Center of Environmental Science of Leiden University)
Eco-Scarcity 2006
EDIP 2003
EPA-default methods
EPS 2000 - environmental priority strategies in product development
ILCD 2011 endpoint
ILCD 2011 midpoint
IPCC 2007 (Cambio climático)
IMPACT 2002+
Selected Life Cycle Inventory indicators
ReCiPe Endpoint
ReCiPe Midpoint
TRACI 2.1
USEtox
1.1.4 Interpretación de resultados
La Interpretación del Ciclo de Vida es la fase final del procedimiento de ACV, donde se
presentan las conclusiones, las recomendaciones y la toma de decisiones de acuerdo con
el objetivo y alcance definidos [1].
1.2 Incertidumbre en el Análisis de Ciclo de Vida
Con un ACV no es posible dar valores exactos de la cantidad de emisiones de Gases de
Efecto Invernadero o el Consumo de Energía, porque diferentes tipos de incertidumbre
1
0
Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
están involucradas: debido al tipo y la gestión de materias primas, las tecnologías de
conversión, las tecnologías de uso final, los límites del sistema, las diferencias regionales,
etc. Por tanto, los resultados son generados en amplios intervalos [18].
Huijbregts et al. ( 2003) [39] señalan tres tipos principales de incertidumbre en un ACV
según su origen: (a) de los parámetros (errores de medición en los datos de entrada), (b)
del escenario (horizonte de tiempo y escala geográfica), (c) del modelo (falta de
diferenciación espacial y factor de caracterización para suma de emisiones).
Se ha encontrado que las etapas que más aportan incertidumbre a los resultados de ACVs
de sistemas de combustibles son: el método utilizado para asignar los impactos entre los
coproductos, el tipo de sistemas de referencia, la elección de la unidad funcional y el
porcentaje de mezcla de combustibles, la dinámica de carbono en el suelo y los supuestos
alrededor de la emisión de N2O [2], [20]. Se debe aclarar que la selección de la tecnología
vehicular no presenta tanta incertidumbre como las ya mencionadas [20].
En consecuencia Cherubini et al. (2009) [18] indican que la incertidumbre y un análisis de
sensibilidad deberían integrarse en los resultados finales de un ACV.
1.3 ACV Del Pozo a la Rueda
En este tipo de ACV se debe destacar a Restianti & Gheewala (2012) [40], quienes
realizaron el Análisis de Ciclo de Vida de la gasolina en Indonesia. Como método de
análisis de impacto emplean CML 2000 y utilizan el software Simapro®. Las categorías de
impacto evaluadas fueron el Potencial de Calentamiento Global (PCG), el Potencial de
Acidificación (PA), el Potencial de Eutrofización (PE), el Potencial de Agotamiento Abiótico
(PAA), el Potencial de Toxicidad Humana (PTH), y el Potencial de Ecotoxicidad (PET), de
lo cual se obtuvo que la combustión de la gasolina sea predominantemente responsable
del PCG, PA y PE. Por otro lado, el PAA está dominado por la etapa de extracción de
petróleo crudo, y la refinación es la principal responsable de la toxicidad humana y del
potencial de ecotoxicidad.
Así mismo, Gao & Winfield (2012) [14] investigaron el uso de energía, las emisiones de
GEI y los costos para cinco tipos de tecnologías vehiculares disponibles en el mercado
estadounidense, con similares medidas y prestaciones: un vehículo eléctrico híbrido, un
Antecedentes y estado del arte 11
vehículo eléctrico híbrido enchufable, un vehículo eléctrico de rango extendido, un vehículo
eléctrico de batería y un vehículo de celda de combustible. Estos se compararon con un
vehículo convencional (VC). El ACV abarcó el ciclo del combustible y el ciclo del vehículo.
Los resultados muestran que el vehículo eléctrico híbrido con la configuración de división
de potencia alcanza el Consumo de Energía y las emisiones más bajas, con una reducción
del uso de energía en un 42 % y las emisiones en un 35 %, en comparación con el VC.
Del mismo modo, Aguirre et al. (2012) [12] calcularon las entradas de energía y las
emisiones de CO2 equivalente de un vehículo convencional de gasolina (VC), un vehículo
híbrido, y un vehículo eléctrico de batería, en California, para determinar los costos
ambientales del ciclo de vida. Los resultados indican que el menor impacto global es del
vehículo eléctrico de batería, seguido por el híbrido y, por último, el VC.
Adicionalmente, Ma et al. (2012) [16] destacaron que los beneficios de reducción de
emisiones de GEI de los vehículos: eléctrico híbrido enchufable, eléctrico de batería y de
celda de combustible, en comparación con los vehículos de gasolina, que van de 30 % a
65 % en los estudios DPR revisados por ellos. Igualmente, Elgowainy (citado por [16])
demostró el potencial de reducción de CO2 de los vehículos eléctricos híbridos
enchufables, concretamente mediante el uso de biocombustibles.
Faria et al. (2012) [41] indicaron que para la mezcla promedio de electricidad de la Unión
Europea los vehículos eléctricos de batería tienen menos de la mitad de las emisiones que
un vehículo de motor de combustión interna. Ellos presentan una Evaluación del Ciclo de
Vida medioambiental y económica de tecnologías vehiculares convencionales y eléctricas,
centrándose principalmente en la fuente de energía primaria y las emisiones de GEI en la
fase de funcionamiento del vehículo. Se halla que para un VC la fase de operación es la
que más contribuye a las emisiones de GEI, entre el 85 y 90 %. Mientras que para un
vehículo eléctrico estas dependen del mix de generación de electricidad, cuando el mix de
generación es dominado por recursos fósiles, estas representan un 75 % de la emisión del
ciclo de vida.
Además, Faria et al. (2012) [41] encontraron que para una mezcla con una fuerte
contribución de la fuente de energía nuclear o renovable, la fase dominante es la
producción del vehículo y la batería, con un 50 % de las emisiones del ciclo de vida, lo cual
está sujeto a la capacidad de la batería.
1
2
Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Por su parte, Lang et al. (2013) [42] evaluaron los impactos energéticos y
medioambientales de los vehículos híbridos y eléctricos en China para el período 2010-
2020, utilizando diferentes fuentes energéticas, de lo cual estimaron que los vehículos
eléctricos y los vehículos eléctricos híbridos pueden reducir el Consumo de Energía de los
vehículos en el promedio chino (17 % -19 %) y (30 % -33 %), respectivamente.
En un estudio, Lang et al. (2013) [42] hallaron que el vehículo eléctrico híbrido puede traer
reducciones significativas de NOx, COV (compuestos orgánicos volátiles) y las emisiones
de CO y menores reducciones de SO2 y CO2. Los vehículos eléctricos podrían disminuir
las emisiones de COV, NH3, CO y CO2, y aumentar el SO2, NOx y las partículas. Las fuentes
de electricidad tuvieron una influencia significativa en el Consumo de Energía y las
emisiones de GEI. También, sugieren que los vehículos eléctricos se deben promover en
las regiones con una mayor proporción de la energía hidráulica, energía eléctrica de gas
natural y energías limpias, mientras que los vehículos eléctricos híbridos pueden ser
ampliamente adoptados en las regiones con altas relaciones carbón-potencia.
Por otro lado, García et al. (2013) [15] realizaron ACV de cuatro autobuses según los
siguientes tipos de combustibles y tecnologías: (1) Bus Híbrido de Celda de Combustible,
(2) Bus Híbrido Diésel-Electricidad (configuración en serie), (3) Bus Eléctrico de Batería y
(4) Bus de Motor de Combustión Interna. Las categorías de impacto evaluadas fueron
reducción del Consumo de Energía de fuentes primarias, energía fósil y Gases de Efecto
Invernadero para el período de 2008-2030 en España. Los principales resultados exponen
que en el ACV global de los autobuses (3) y (1) son más sensibles a la variación mix
eléctrico, no obstante la inclusión de las tecnologías hibrida y eléctrica mejora su eficiencia
e impacto ambiental en comparación con la tecnología convencional.
Adicionalmente, Messagie et al. (2014) [17] realizaron el ACV de los combustibles y
tecnologías vehiculares (gasolina, diésel, GLP –Gas Licuado de Petróleo–, GNC –Gas
Natural Comprimido–, vehículo eléctrico híbrido, vehículo eléctrico de batería, vehículo
eléctrico de celda de combustible, biocombustibles –biodiésel y bioetanol– e hidrógeno)
según los vehículos registrados en Europa en 2011. Se consideran las categorías de
impacto cambio climático, efectos respiratorios, acidificación y los daños por extracción de
minerales. Se encontró que para la categoría de cambio climático los vehículos
convencionales (uso de combustibles fósiles) tienen el mayor impacto.
Antecedentes y estado del arte 13
Ellos también concluyeron que los vehículos eléctricos de batería tienen el menor impacto
sobre el cambio climático. Sin embargo, esto depende de la fuente de energía eléctrica.
Por otra parte, el tipo de cultivo que se utiliza para producir el biocombustible influye en el
efecto sobre el cambio climático ocasionado por las emisiones de N2O procedentes de la
utilización de fertilizantes. Además, los vehículos de gasolina y diésel tienen un efecto
respiratorio inferior, en comparación con los vehículos que utilizan biocombustibles [17].
Finalmente, y para el impacto sobre el agotamiento de los recursos minerales, encontraron
que la etapa del ciclo con la principal contribución es la producción del vehículo y sus
componentes. Los vehículos de pila de combustible eléctricos tienen el mayor impacto
debido a la utilización de materiales específicos a la celda de combustible y la batería. No
obstante, el reciclaje de estos componentes reduce el impacto significativamente [17].
1.4 ACV de los combustibles en Colombia
A nivel nacional se destaca a Valencia (2012) [21], quien presenta las emisiones de GEI
asociadas al ciclo de vida de los biocombustibles colombianos (bioetanol y biodiésel). Los
procesos fueron simulados utilizando Aspen Plus®, Matlab® y Microsoft Excel®. Las
categorías de impacto se calcularon utilizando software de WAR GUI adaptado a las
condiciones internacionales. Como resultado final, se encuentra que los biocombustibles
colombianos cumplen con los estándares internacionales de mitigación de GEI [21].
De la misma manera, en el estudio Evaluación del ciclo de vida de la cadena de producción
de biocombustibles en Colombia, presentado en el 2012 por el consorcio CUE (Centro
Nacional de Producción más Limpia, Universidad Pontificia Bolivariana y la Empa1) para el
Ministerio de Minas y Energía, se analiza el impacto de las cadenas de producción de
etanol y biodiésel y se comparan con las cadenas de combustibles fósiles. Como
principales categorías de impacto se consideran el Potencial de Calentamiento Global
(PCG a 100 años, IPCC) y la Demanda Acumulada de Energía no renovable (DAE), y como
categorías de impacto de punto medio: la eutrofización, la acidificación, la eco-toxicidad,
1 Empa, acrónimo en Alemán para Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)
1
4
Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
la oxidación fotoquímica y las enfermedades respiratorias. Se utiliza el método de
evaluación de punto final Ecoindicator 99 [22].
Como resultado se encontró que el impacto ambiental agregado del bioetanol es mayor
que para la gasolina fósil en un 141 %, mientras que en el caso del biodiésel este es inferior
al diésel fósil (143 %). En el caso del GEI y el DAE, los dos biocombustibles estuvieron por
debajo de los combustibles fósiles [22].
Igualmente, Geraldes et al. (2013) [23] evaluaron el ciclo de vida y la refinación del aceite
de palma producido en una plantación en la Orinoquía colombiana. Se evaluaron en total
65 escenarios, los resultados mostraron influencia del Cambio del Uso del Suelo (CUS) en
las emisiones de los GEI producidos a causa del aceite de palma. Las mayores emisiones
de GEI (1.1 a 5.3 kg CO2-eq/ kg) ocurren si los bosques tropicales se convierten en
plantaciones de palma y la más baja (3.0-0.5 kg CO2-eq/ kg) para la conversión de
sabanas, matorrales y tierras de cultivo en plantaciones de palma. El software utilizado fue
Simapro 7.1®.
Por otro lado, Buitrago (2014) [44] realizó el ACV para la producción de gasolina, diésel,
biodiésel y bioetanol en Colombia, empleando el software OpenLCA®. Como métodos de
análisis de impacto empleó el método IPCC2007 y el método DAE, de lo cual se obtuvo
que, frente a los biocombustibles, los combustibles fósiles generan mayores emisiones. En
el caso del bioetanol, este presenta una reducción en las emisiones del 75 % respecto a
la gasolina, y en el caso del biodiésel son del 83 % frente al diésel fósil. En adición, Buitrago
y Belalcázar (2013) [24] encontraron que la actividad que presenta mayor aporte al PCG y
DAE, en la cadena de producción de bioetanol como combustible, es la producción de
fertilizantes y la liberación de estos al aire durante su aplicación en el terreno.
Además de estos, se encuentran estudios de años anteriores, como el de Sánchez et al.
(2007) [25] y el de Saavedra y Vargas (2000) [26]. Los primeros proporcionan una
aproximación cualitativa para la aplicación del ACV durante el diseño del proceso de
producción de alcohol carburante a partir de caña de azúcar. Se utiliza información
secundaria para el análisis de la etapa de cultivo de caña. Para las etapas del proceso en
la planta de producción se emplea Aspen Plus®, y la cuantificación de los impactos
ambientales se realiza mediante el software WAR GUI.
Antecedentes y estado del arte 15
Al respecto, Saavedra y Vargas (2000) [26] realizaron una comparación y evaluación
ambiental de todo el ciclo de vida del cultivo de caña de azúcar, en la modalidad tradicional
y otra modalidad denominada “orgánica”, donde el fertilizante químico es sustituido por
fertilizante orgánico (pollinaza). Como resultado final, se obtuvo que la modalidad orgánica
es más amigable. Se utilizó como herramienta de cálculo el software SimaPro®.
1.5 Herramientas de software utilizadas en ACV de combustibles
Existen diferentes herramientas de software utilizadas en el cálculo de ACV. Los tipos de
software disponibles se pueden clasificar como comerciales (que requieren la adquisición
de una licencia) y libres (abiertos al público). En ambos casos, se encuentran software
products generales, es decir que funcionan para cualquier tipo de proceso; y específicos
para combustibles que, a su vez, se pueden subdividir en varios combustibles o un solo
combustible. Dentro de los programas comerciales se hallan Simapro, Gabi, Umberto, LB-
Systemtechnik GmbH (un combustible). Entre los programas libres se encuentran: GREET,
OpenLCA, GHGenius, LEM, BESS (un combustible).
En la Tabla 1-1 y la Tabla 1-2 se presentan y comparan algunas de estas herramientas y
sus características. En particular, se tienen en cuenta los programas que han tenido
actualizaciones recientes.
Tabla 1-1: Herramientas de cálculo abiertas al público utilizadas para el ACV (adaptación de [45]).
Criterio CMLCA OPENLCA GEMIS GREET
Aplicación
Tipo de productos o servicios
Todo tipo de productos o servicios
Todo tipo de productos o servicios
Energía,
Transporte construcción,
alimentos,
transporte
Región geográfica Según base de datos
disponible Según base de datos
disponible
Países Unión Europea y de otras regiones
(Japón, México, Estados Unidos)
Estados Unidos
Flexibilidad para adaptación a
condiciones locales X X X
Incluye base de datos X X X X
Permite Importación y exportación de datos
X X X
Soporte manejo
Manual de usuario X X X X
Ayuda en línea X X X
Ha sido utilizado para ACV de combustibles
en Colombia X
Plataforma
Computador Windows X X X X
Linux X
Mac X
Antecedentes y estado del arte 17
Tabla 1-1: Herramientas de cálculo abiertas al público utilizadas para el ACV (adaptación de [45]). (Continuación)
Criterio CMLCA OPENLCA GEMIS GREET
Idioma
Inglés X X X X
Otros idiomas Alemán, español Checo, francés, alemán,
español
Tipos de análisis
Ambiental X X X X
Social X Empleos
Económico X X X
Datos generales
Año última actualización
2012 2015 2009 2014
Disponible en http://www.cmlca.e
u/ http://OpenLCA.org/web/gu
est http://www.iinas.org/gemis
-download-en.html https://greet.es.anl.gov
/
Desarrolladores
Institute of Environmental
Sciences at Leiden University (CML)
GreenDeltaTC GmbH International Institute for
Sustainability Analysis and Strategy (IINAS)
Argonne National Laboratory
1
8
Análisis de ciclo de vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla 1-2: Herramientas de cálculo comerciales utilizadas para el ACV (adaptación de [45]).
Criterio GaBi SIMAPRO REGIS UMBERTO
Aplicación
Todo tipo de productos o servicios
X X X X
Región geográfica Según base de datos
disponible Según base de datos
disponible Europa
Según base de datos
disponible
Flexibilidad para adaptación a
condiciones locales X X X X
Incluye base de datos X X X X
Permite Importación y exportación de datos
X X X X
Soporte manejo
Manual de usuario X X X X
Ayuda en línea X X X X
Ha sido utilizado para ACV de combustibles
en Colombia X
Plataforma
Computador Windows X X X X
Linux
Mac X X
Antecedentes y estado del arte 19
Tabla 1-2: Herramientas de cálculo comerciales utilizadas para el ACV (adaptación de [45]). (Continuación)
Criterio
GaBi SIMAPRO REGIS UMBERTO
Idioma Inglés X x X X
Idioma Tipos de análisis
Otros idiomas
Alemán, japonés, danés, taiwanés,
portugués, español, chino, italiano,
tailandés, francés
Alemán, japonés y español
Alemán, inglés
Ambiental X X X
Tipos de análisis
Social X X
Económico X X X
Costo Costo 1.125 EUR 1.800 EUR Sin Dato 1.862 EUR
Datos generales
Año de última actualización
2014 2014 2006
Datos generales
Disponible en
http://www.gabi-software.com/international/overview/product-
sustainability-performance/
http://www.pre-sustainability.com/sim
apro
http://www.sinum.com/typo3/productos/softwar
e/
www.ifu.com
Desarrolladores PE INTERNATIONAL PRé Consultants sinum AG Switzerland ifu Hamburg
GmbH
Así como se encuentran múltiples herramientas de software, también existen múltiples
bases de datos para Inventario del Ciclo de Vida (ICV), algunas públicas y otras
comerciales. Aunque se han desarrollado bases de datos abiertas al público en diferentes
países a nivel mundial [46], se encuentra que en regiones como Latinoamérica estas no
son actualizadas con frecuencia, y además poseen información de pocos procesos.
Particularmente Curran & Notten (2006) [46] mencionan que Colombia había iniciado una
base de datos nacional para ICV, sin embargo, en la revisión de la literatura disponible al
público no se encontró ninguna información al respecto.
De este modo, entre las bases de datos libres al público se hallan:
Agribalyse: principales productos agrícolas franceses en la puerta de la granja,
proporcionados por la Agencia francesa de Medio Ambiente y Gestión de la Energía
(ADEME). Los datos de fondo deben ser conectados a los conjuntos de datos de
ecoinvent 2.2. [47].
USLCI: creada para los Estados Unidos por el NREL (National Renewable Energy
Laboratory), contiene datos ICV para energía y combustibles, transporte, agua,
procesos de transformación, infraestructura, metales, papel y productos de papel,
vidrio, plásticos, productos químicos y minerales, madera y productos de madera,
agrícolas, embalaje, productos y conjuntos de construcción, textiles, etc. [48].
NEEDS: base de datos creada por NEEDS (New Energy Externalities
Developments for Sustainability). Contiene ICV del suministro eléctrico industrial
futuro en Europa, servicios de transporte futuros, electricidad y suministro de
materiales [49].
ELCD (Life Cycle Database del Joint Research Center): base de datos europea que
contiene información para materiales, energía, transporte y gestión de residuos
[50].
GREET (Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy use in
Transportation): GREET incluye más de 100 vías de combustible e incluye más de
80 tecnologías de vehículos de referencia para los Estados Unidos. Para un
sistema de vehículo y combustible dado, GREET posee el consumo total de
recursos (energía en fuentes no renovables y renovables), combustibles fósiles
(petróleo, gas natural y carbón juntos), petróleo, carbón, gas natural y agua. Se
proporcionan las emisiones de GEI (CO2-eq): dióxido de carbono (CO2), metano
Antecedentes y estado del arte 21
(CH4) y óxido nitroso (N2O); y las emisiones de contaminantes criterio: compuestos
orgánicos volátiles (COV), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx),
PM10, PM2.5, el carbón negro (BC) y óxidos de azufre (SOx) [51].
Bases de datos comerciales:
Ecoinvent : desarrollada por Swiss Centre for Life Cycle Inventories, es una de las
bases de datos más completa. Contiene datos de agricultura, suministro de
energía, transporte, biocombustibles y biomateriales, productos químicos a granel
y de especialidad, construcción y materiales de embalaje, metales básicos y
preciosos, procesamiento de metales, electrónica y TIC, así como del tratamiento
de residuos [52].
GaBi: creada por PE INTERNATIONAL, contiene datos ICV de agricultura,
construcción, química y materiales, bienes de consumo, educación, electrónica y
TIC, energía y servicios públicos, alimentos y bebidas, salud y vida, productos
industriales, metales y minería, plásticos y textiles [53].
2. Metodología
El desarrollo del ACV se realizó siguiendo las normas ISO 14040 [11] e ISO 14044 [35],
con el fin de cuantificar los impactos ambientales asociados a las categorías de impacto
seleccionadas. De acuerdo con las etapas definidas en la metodología de Análisis de Ciclo
de Vida, a continuación se describen los objetivos y el alcance, el análisis de inventario y
la Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida.
2.1 Definición de objetivos y alcance del ciclo de vida
2.1.1 Objetivo del ACV
El presente trabajo se enfoca en evaluar los impactos ambientales de los distintos medios
de transporte de pasajeros utilizados en Bogotá, de acuerdo con las fuentes energéticas
usadas, mediante la realización de un Análisis de Ciclo de Vida Del Pozo a la Rueda. Se
consideran los vehículos a gasolina (motocicletas, automóviles particulares y taxis) y los
vehículos con motor diésel (buses tradicionales y BTR TransMilenio). También se tienen
en cuenta fuentes alternativas de energía o de uso poco común en la ciudad, como el gas
natural vehicular, la electricidad y los biocombustibles (biodiésel y bioetanol producidos en
Colombia).
Las categorías de impacto seleccionadas son calentamiento global y calidad del aire
(emisión de los contaminantes PM2.5, CO y NOx). La categoría de impacto calentamiento
global se basa en los factores desarrollados por el Panel Intergubernamental de Expertos
sobre el Cambio Climático (IPCC). Los factores se expresan como Potencial de
Calentamiento Global (PCG) en el horizonte temporal de los diferentes años, en donde el
más común es el de 100 años (PCG100), calculados en la unidad de referencia: kg de CO2
equivalente [36]–[38].
Para la realización de este Análisis de Ciclo de Vida se considera la información disponible
en la ciudad de Bogotá y Colombia en el año 2012. En los casos donde no es posible
24 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
contar con datos nacionales, se utiliza literatura internacional, preferiblemente de regiones
con características similares a Colombia. Particularmente, para la cadena de producción
de combustibles fósiles no fue posible contar con datos de inventario nacionales, por ello
se usan los datos de inventario de la base de datos ecoinvent 2.2. [54].
Finalmente, el objetivo del ACV propuesto es:
Evaluar los impactos ambientales de los distintos medios de transporte de pasajeros
utilizados en Bogotá, asociados a la categoría de impacto calentamiento global
(emisiones de CO2-eq) y a las emisiones de contaminantes PM2.5, CO y NOx, de
acuerdo con las fuentes energéticas usadas, mediante la realización de un Análisis
de Ciclo de Vida Del Pozo a la Rueda.
2.2 Alcance del estudio y Límites del Sistema
Los biocombustibles y combustibles aquí tratados son los utilizados como fuente
energética en los vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá, para los
cuales se tendrá en cuenta la masa de contaminante emitida por unidad de distancia
recorrida y pasajero transportado. Los datos de Inventario del Ciclo de Vida para cada
proceso en su mayoría se encuentran en ecoinvent 2.2. [54] y los datos publicados por el
consorcio CUE [22].
Unidad Funcional
Para realizar la comparación de los sistemas propuestos se establecen como unidades
funcionales:
Unidad funcional 1: la cantidad de contaminante emitido en gramos al recorrer un
kilómetro.
𝑔 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒
𝑘𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜
Unidad funcional 2: la cantidad de contaminante emitido en gramos para transportar
un pasajero una distancia de un kilómetro.
2. Metodología 25
𝑔 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒
𝑘𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑥 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑗𝑒𝑟𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜
Límites del sistema
Los límites del sistema comprenden la cadena completa de producción de los combustibles
fósiles, biocombustibles y electricidad: extracción de materias primas, transporte, cultivo
de biomasa, producción, transporte de distribución y uso como fuente energética en un
vehículo. Los límites del sistema se presentan en las Figuras 2-1, 2-2 y 2-3.
En el caso de los biocombustibles, el límite del sistema abarca desde la producción
agrícola hasta su uso en las fuentes móviles utilizadas para el transporte en la ciudad de
Bogotá.
Figura 2.2-1: Límites del sistema para la producción de combustibles fósiles (Fuente: esta
investigación).
Figura 2.2-2: Límites del sistema para la producción de bioetanol y biodiésel (Fuente: esta investigación).
Figura 2.2-3: Límites del sistema para la producción de electricidad (Fuente: esta
investigación).
Se excluyen del presente análisis la fabricación de maquinaria agrícola, la fabricación y
ensamble de vehículos de transporte y la construcción de las instalaciones para la
transformación de la caña de azúcar y el aceite de palma en alcohol carburante y biodiésel,
respectivamente. Así mismo, se excluyen la fabricación, ensamble y demás partes
constituyentes de los vehículos de referencia para el uso final del combustible.
2.2.1 Software utilizado OpenLCA®
OpenLCA® es un software para el Análisis de Ciclo de Vida y evaluación de la
sostenibilidad. Este fue desarrollado por GreenDelta y se encuentra disponible
gratuitamente [38], [55].
2.3 Descripción de los datos de Inventario del Ciclo de Vida
2.3.1 Datos de Inventario del Ciclo de Vida de los biocombustibles
Se consideran las condiciones de producción promedio de Colombia. Los datos de
inventario se tomaron del documento del Consorcio CUE (2012) [22].En las secciones A-1
y A-2 del Anexo A se presentan los datos de inventario utilizados para la producción de
biocombustibles en Colombia.
28 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Se tienen en cuenta las emisiones por Cambio de Uso del Suelo de la cadena de
producción de biodiésel. Geraldes et al.(2013) [23] reportan un cambio en el uso del suelo
en Colombia, debido al cultivo de palma desde el año 1999 hasta el 2009: 51 % de zonas
de arbustos, 42 % de sabanas y 7 % de áreas arables, lo cual resulta en 0.13 kg de CO2-
eq/ kg de racimo de fruto fresco de palma, por el cambio directo en el uso del suelo.
Se debe mencionar que en este estudio no se consideró el impacto ambiental que los
biocombustibles pueden generar por el uso indirecto del suelo, la sustitución de cultivos o
el desplazamiento de otras actividades hacia otras regiones.
2.3.2 Datos de Inventario del Ciclo de Vida de los combustibles fósiles
Para el proceso de producción del diésel, gasolina y gas natural, se tomaron los módulos
de producción de la base de datos ecoinvent 2.2. [54], pues en este estudio no fue posible
acceder a la información del inventario para el proceso de producción de estos
combustibles en Colombia. En el Anexo A, en la sección A-3, se presentan los datos de
inventario utilizados para producción de combustibles fósiles.
Para verificar la validez de uso de la información de ecoinvent (cadena de producción de
combustibles fósiles, diésel y gasolina) en Colombia, se realizó una comparación de las
emisiones de CO2 equivalente obtenidas empleando la base de datos ecoinvent y las
reportadas por Ecopetrol S. A. (2013) [56]. Se encontró diferencias de 13 % y 18 % para
la gasolina y el diésel, respectivamente. Esta diferencia se considera aceptable y, por tanto,
es posible usar ecoinvent para el desarrollo de este estudio.
En el Anexo B, en la sección B-1, se describen los resultados de la creación del módulo
de producción de gasolina y diésel, a partir de la base de datos ecoinvent 2.2. en el
programa OpenLCA®.
2.3.3 Datos de Inventario del Ciclo de Vida de la generación de electricidad
El inventario para el proceso de producción de electricidad en Colombia se tomó de los
módulos de producción de electricidad de Brasil en la base de datos ecoinvent 2.2. [54],
2. Metodología 29
los cuales se modificaron y adaptaron a las condiciones locales, de acuerdo con la
contribución de las fuentes de energía eléctrica existentes en la región de Bogotá D.C.,
Cundinamarca, Guaviare y Meta (92 % hidroeléctrica y 8 % térmica a carbón) [57]. Se halló
un factor de emisión de 0.230 kg CO2-eq/ kWh para la producción de la electricidad
utilizada en Bogotá, mientras que el valor reportado para Colombia por la Subdirección de
Energía Eléctrica (2014) fue de 0.213 kg CO2-eq/ kWh.
La sección A-4 del Anexo A presenta los datos de inventario utilizados para producción de
electricidad. Adicionalmente, en el Anexo B, en la sección B-2, se describen los resultados
de la creación del módulo de generación de electricidad en Bogotá y Colombia, a partir del
módulo de generación de electricidad para Brasil, disponibles en la base de datos
ecoinvent 2.2.
2.3.4 Composición de la flota vehicular en Bogotá y selección de tecnologías vehiculares
A partir de la información del registro distrital automotor, suministrada por la Secretaría de
Movilidad, se encuentra que en el parque automotor de Bogotá los vehículos a gasolina
(automóviles, motocicletas, taxis, etc.) representan el 93 %, mientras que los vehículos a
diésel, buses tradicionales y del sistema de buses de tránsito rápido BTR (buses troncales
de TransMilenio), representan el 1.2 %.
Se destaca el alto número de motocicletas, las cuales representan el 24 % del total del
parque automotor (transporte de pasajeros) de la ciudad y operan en un 99 % con gasolina.
Los buses del BTR corresponden a tan solo el 0.1 % del parque automotor, y casi la
totalidad de dichos buses funcionan con diésel; sin embargo, la autoridad local planea
remplazarlos por buses eléctricos.
El combustible vehicular comercializado en Bogotá en el año 2012 contiene un 10 % de
etanol en gasolina (mezcla E10) y un 5 % de biodiésel en diésel (mezcla B5). Estos
combustibles también se caracterizan por tener un bajo contenido de azufre en
comparación con el resto del país (300 ppm en gasolina y 50 ppm en diésel).
De este modo, para el desarrollo del ACV se escogió un vehículo representativo de cada
una de las categorías vehiculares (Tabla 2-1). En el Anexo C se presentan los datos de la
composición vehicular para el transporte de pasajeros en Bogotá.
30 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Adicionalmente, para efectos de comparación, se incluyeron vehículos con fuentes
alternativas de energía como un BTR TransMilenio Eléctrico y un bus operado con gas
natural vehicular de 120 pasajeros Euro VI (Bus GNV 120 pasajeros). Los factores de
emisión de la operación de este vehículo fueron los suministrados por el Grupo de
Investigación en Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente, del
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de
Colombia, sede Bogotá.
Factores de Ocupación pasajero-kilómetro por modos de transporte
Con el fin de calcular las emisiones por pasajero transportado, es necesario definir el
número de pasajeros que un vehículo es capaz de transportar (número de
pasajeros/kilómetro-vehículo). Se debe resaltar que los sistemas de transporte público en
Bogotá están sobreocupados en hora pico; el resto del día estos vehículos normalmente
transportan pasajeros de acuerdo a la capacidad de su diseño. Se estima que en las horas
pico, los buses de transporte público llevan un 25 % más de pasajeros que su capacidad
de diseño [58].
Por tanto, en este estudio primero se utilizó la capacidad de diseño, que corresponde a la
capacidad máxima de ocupación vehicular reportada para cada tipo de vehículo: para taxis
se aproximó a (3) tres pasajeros (no se incluye conductor); para vehículos particulares, a
(5) cinco pasajeros; para motocicletas la capacidad es de (2) dos pasajeros; y finalmente,
la capacidad de diseño de un bus articulado del sistema Transmilenio es de 160 pasajeros
(Tabla 2-1).
También se realizó un análisis de sensibilidad para evaluar el impacto en los resultados
del número de pasajeros transportados. En el caso de los vehículos livianos, se calculan
las emisiones en su capacidad de diseño y en la ocupación mínima (sólo un pasajero).
Mientras que para los buses de transporte público, se evaluaron los vehículos según su
ocupación de diseño y el 25 % de sobrecupo.
2. Metodología 31
Factores de emisión según modos de transporte
Los factores de emisión de los contaminantes CO2 , CO, NOx y PM2.5 para cada una de
las categorías vehiculares se toman del Plan Decenal de Descontaminación del Aire para
Bogotá (2010) [60] (Tabla 2-1).
Los factores de emisión y economía de combustible del Bus GNV 120 pasajeros, BTR
TransMilenio B5 y las motocicletas 4T (< 150 cm3 y > 150 cm3) fueron proporcionados por
el Grupo de Investigación en Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente,
del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de
Colombia, sede Bogotá. Se consideraron estos valores, debido a que son los valores
experimentales más recientes a los cuales se tuvo acceso.
Economía de combustible en vehículos seleccionados
Los consumos de combustible para cada vehículo se calcularon por medio de un balance
de masas de carbono, a partir de los factores de emisión de CO y CO2 (Tabla 2-1) y el
contenido de carbono del combustible [61]. En el Anexo A, sección A-5, se encuentra la
muestra del cálculo correspondiente.
Finalmente, en el Anexo A, sección A-6, se incluye una muestra del cálculo de las
operaciones realizadas en el Análisis de Ciclo de Vida.
32 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla 2-1: Factores de emisión, economía de combustible y número de
pasajeros/vehículo-km para la flota vehicular de Bogotá (Fuente: esta investigación).
Vehículos2 Factores de emisión (gkm-1)[60]3 Economía
Combustible4 Pasajeros/ vehículo-
km Categoría Fuente de
energía CO2 CO NOx PM2.5 Valor unidad
Buses transporte
de pasajeros
Bus GNV 120 pasajeros
GNV 1889.7 1.8 4.6E-5 3.15E-8 1 km/m3 120
BTR TransMilenio B5
Diésel 3428.9 248.2 17.1 0.286 0.7 km/L 160
BTR TransMilenio Eléctrico
Electricidad N/A N/A N/A N/A 0,5[62] km/kWh 160
Bus B5 35-60 pasajeros
Diésel 787.0 9.1 15.2 1.21 3.4 km/L 60
Bus B5 19-32 pasajeros
Diésel 561.2 5.9 9.8 0.256 4.8 km/L 32
Bus B5 16-19 pasajeros
Diésel 367.2 3.3 6.0 0.029 7.4 km/L 19
Bus GNV 16-19 pasajeros
GNV 272.8 20.1 2.3 0.013 6.25 km/m3 19
Vehículos livianos
Taxi E10 Gasolina 258.0 8.4 2.0 0.003 8.4 km/L 3
Taxi GNV GNV 241.0 13.0 3.7 0.003 7.2 km/m3 3
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Gasolina 312.0 69.0 2.2 0.003 5.4 km/L 5
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Gasolina 312.0 8.5 0.9 0.003 7.0 km/L 5
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Gasolina 218.0 58.0 1.2 0.003 7.4 km/L 5
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
Gasolina 232.0 7.2 0.7 0.003 9.4 km/L 5
Motocicleta 4T < 150 cm3
Gasolina 149.8 38.0 0.8 0.008 10.9 km/L 2
Motocicleta 4T > 150 cm3
Gasolina 216.7 50.7 1.13 0.016 7.7 km/L 2
Automóvil Eléctrico Electricidad N/A N/A N/A N/A 5 [63] km/kWh 4
2 BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías). 3 Factores de emisión del Bus GNV 120 pasajeros, BTR TransMilenio B5 y motocicletas 4T (< 150 cm3 y >
150 cm3) fueron proporcionados por el Grupo de Investigación en Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. 4 La economía de combustible de cada vehículo fue calculada por medio de un balance de masa de carbono, a partir de los factores de emisión de CO y CO2, y el contenido de carbono en el combustible (UPME, 2003)[61]. La economía de combustible del vehículo liviano eléctrico fue tomada de Donateo et al., 2014 [63]; y del BTR Eléctrico de BYD Motor Colombia S.A.S. (ap. 2013) [62].
3. Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida
Considerando las dos unidades funcionales, se realizó una agrupación de las emisiones
por etapas del ACV: producción de electricidad a partir del carbón, producción de energía
hidroeléctrica, producción de bioetanol, producción de gasolina, producción de Gas
Natural, producción de biodiésel, producción de diésel y la operación del vehículo. Los
resultados se muestran a continuación.
3.1 Interpretación de resultados: unidad funcional masa de contaminante/kilómetro recorrido
3.1.1 Buses de transporte de pasajeros en Bogotá
Potencial de calentamiento global: emisiones de CO2 equivalente
Para las emisiones de CO2-eq (kilogramos/kilómetro recorrido) de los buses de transporte
de pasajeros en la ciudad de Bogotá, se observa que entre el 84 % (BTR TransMilenio B5)
y el 87 % (Bus GNV 16-19 pasajeros) de las emisiones se presentan en la fase de
operación del vehículo. La etapa de producción de biodiésel alcanza apenas una
contribución del 2 % (Figura 3.1-1).
Se encuentra también que los buses BTR TransMilenio B5 tienen las mayores emisiones
globales de CO2-eq, mientras que el Bus 16-19 pasajeros GNV y B5 tiene las menores
emisiones, seguido por el BTR TransMilenio Eléctrico. Se debe destacar que la operación
de TransMilenio con electricidad puede reducir las emisiones en un factor de siete,
comparado con el BTR que opera con combustible diésel.
34 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura 3.1-1: Emisiones de CO2-eq kilogramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; B5: mezcla 5 % biodiésel en
diésel.
Calidad del aire: emisiones de PM2.5
De las emisiones de PM2.5 (miligramos/kilómetro-recorrido) para los buses de transporte
de pasajeros en la ciudad de Bogotá, se observa que la mayor parte de las emisiones se
genera en la fase de operación del vehículo. Sin embargo, en el caso del Bus B5 16-19
pasajeros, estas corresponden al 53 %, esto se debe principalmente a que el factor de
emisión de la operación del vehículo es pequeña (29 mg/km) si se contrasta, por ejemplo,
con el Bus B5 19-32 pasajeros (256 mg/km).
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 35
En cuanto a la contribución por la producción de biodiésel, se alcanza una participación de
alrededor del 12 % para el Bus B5 16-19 pasajeros, mientras que para los demás oscila
entre el 1 y el 3 % (Figura 3.1-2). Se encuentra también que el Bus B5 35-60 pasajeros
tiene las mayores emisiones globales de PM2.5, el doble de las emisiones del BTR
TransMilenio, mientras que los buses que funcionan con gas natural tienen las menores
emisiones. También se debe destacar que el Bus BTR eléctrico tiene emisiones dadas en
un 89 % por la quema de carbón.
Figura 3.1-2: Emisiones de PM2.5 miligramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la
Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; B5: mezcla 5 % biodiésel en diésel.
36 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Calidad del aire: emisiones de CO
Con respecto a las emisiones de CO (gramos/kilómetro-recorrido) de los buses de
transporte de pasajeros en la ciudad de Bogotá, se observa que las emisiones en la fase
de operación superan el 97 % del total. En cuanto a la contribución por la producción de la
fuente energética, el diésel aporta alrededor del 2 % de la emisión, y para el biodiésel se
encuentran contribuciones bajas, de alrededor del 0.1 % (
Figura 3.1-3).
Se encuentra que los buses BTR TransMilenio B5 tienen las mayores emisiones globales
de CO (248 g/km), mientras que el Bus BTR TransMilenio Eléctrico tiene las menores
emisiones (0.13 g/km). El Bus GNV 16-19 también presenta bajas emisiones (20 g/km).
Figura 3.1-3: Emisiones de CO gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; BTR: Bus Tránsito Rápido;
B5: mezcla 5 % biodiésel en diésel.
Calidad del aire: emisiones de NOx
En el caso de las emisiones de NOx (g/km), se encuentra que para los vehículos que
funcionan con combustibles líquidos, la fase de operación es la que más contribuye a las
emisiones. En contraste, para el Bus GNV 120 pasajeros y el bus BTR TransMilenio
Eléctrico, las emisiones más altas están en la etapa de producción de la fuente energética
(Figura 3.1-4).
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 37
Figura 3.1-4: Emisiones de NOx gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los buses de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; BTR: Bus Tránsito Rápido;
B5: mezcla 5 % biodiésel en diésel.
3.1.2 Vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá
Potencial de calentamiento global: emisiones de CO2 equivalente
La fase de operación de los vehículos livianos para el transporte de pasajeros presenta los
mayores aportes a las emisiones de Gases de Efecto Invernadero. Esta contribución es
superior al 80 % del total, mientras que en las motocicletas está entre el 80-81 %.
Adicionalmente, las emisiones de una motocicleta pueden equipararse con las de un
automóvil < 1400 c.c. (Figura 3.1-5).
Las emisiones de la fase de producción de la gasolina contribuyen entre el 17 y el 18 % de
la emisión global; en cambio, el aporte de la producción de etanol puede aproximarse a un
2 %.
De acuerdo con los resultados, las mayores emisiones de CO2-eq las tiene el Automóvil
E10 sin TWC, > 1400 c.c. (473 g/km). Sin embargo, no existen grandes diferencias con los
demás vehículos livianos, como por ejemplo, los taxis (308 g/km).
Las menores contribuciones se tienen con el automóvil eléctrico, con el cual se podrían
reducir en un factor de (6) seis las emisiones de CO2-eq con respecto a los demás
vehículos livianos. Se debe señalar que en la producción de energía hidroeléctrica se
38 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
tienen en cuenta las emisiones de CO2-eq por la transformación de la tierra y de metano
biogénico dentro del embalse.
Figura 3.1-5: Emisiones de CO2-eq kilogramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Automóvil Eléctrico
Motocicleta 4-tiempos, <150 c.c.
Motocicleta 4-tiempos, >150 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Taxi E10
Taxi GNV
Veh
ícu
los liv
ian
os
kg CO2 eq/km recorrido
Producción de electricidad a partir del carbón Producción de energía hidroeléctrica
Producción de bioetanol Producción de gasolina
Producción de Gas Natural Operación del vehículo
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 39
Calidad del aire: emisiones de PM2.5
En este caso las etapas de producción de los combustibles presentan aportes importantes
a las emisiones globales, los cuales pueden alcanzar el 70 % de las emisiones totales de
cada categoría de vehículo. De este modo, la producción de gasolina se puede aproximar
a un 61 % y las emisiones en la producción de bioetanol estarían alrededor del 17 %. Es
importante mencionar que las emisiones de material particulado en la producción de
bioetanol se generan por la quema de biomasa, tanto por la quema de la caña antes de la
cosecha, como por la quema de bagazo para la cogeneración de energía (Figura 3.1-6).
Figura 3.1-6: Emisiones de PM2.5 miligramos/kilómetro recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
40 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Los vehículos que presentan las mayores emisiones de PM2.5 son las motocicletas de
cuatro tiempos con cilindrada mayor a 150 c.c., donde la fase de operación alcanza el 80
% de las emisiones. Se debe recordar que los factores de emisión para la fase de operación
fueron tomados de mediciones en ruta realizadas recientemente y cuyos valores no están
alejados de los encontrados en el Plan Decenal (2010) [60]. Las menores emisiones las
generan los taxis que operan con gas natural, seguidos por el automóvil eléctrico.
Al contrastar el total de las emisiones de las motocicletas de cuatro tiempos con las
emisiones de los demás vehículos livianos, estas son similares a las emisiones de los
automóviles E10; en tanto que para los taxis a gas natural y el automóvil eléctrico, las
motocicletas de cuatro tiempos con cilindrada mayor a 150 c.c. superan estas emisiones
de 4 a 6 veces, respectivamente.
Calidad del aire: emisiones de CO
Las mayores emisiones de CO (gramos/kilómetro) se generan en la etapa de operación
del vehículo, cuyos aportes alcanzan el 94 % para los automóviles que no poseen
catalizador. Se encuentra que la producción de etanol genera emisiones de CO que
alcanzan del 27 al 30 % en los vehículos con catalizador, mientras que para las
motocicletas y los automóviles sin catalizador este porcentaje oscila entre el 5 y el 6 %.
Estas emisiones se deben principalmente a la quema de la caña antes de la cosecha.
Adicionalmente, se debe recordar que la mezcla etanol-gasolina es al 10 %, de lo cual se
infiere que la utilización de una mezcla con mayor porcentaje de etanol daría como
resultado una mayor contribución de la etapa de producción de etanol a las emisiones
totales de CO.
Si bien los automóviles sin catalizador tienen las mayores emisiones de CO, las
motocicletas tienen emisiones que pueden equiparase con las de estos (Figura 3.1-7). Por
otra parte, los automóviles eléctricos tienen las emisiones de CO más bajas, con los cuales
se podrían reducir casi que en su totalidad las emisiones de los demás vehículos.
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 41
Figura 3.1-7: Emisiones de CO gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
Calidad del aire: emisiones de NOx
Las mayores emisiones de NOx (gramos/kilómetro), como ha sucedido con los
contaminantes anteriores, ocurren en la fase de operación de los vehículos. La contribución
de esta fase supera el 80 % del total de emisiones, mientras que la producción de la
gasolina abarca del 7 al 16 %, la producción de gas natural se aproxima al 2 % y la
producción de bioetanol está entre el 2 y el 3 %.
En este caso se observa que el taxi que opera con gas natural tiene los mayores aportes
de NOx (Figura 3.1-8), entre tanto las menores emisiones se dan con el automóvil eléctrico,
con el cual se lograrían reducir las emisiones entre el 95 y el 98 %, al contrastarse con los
demás vehículos livianos. Se debe mencionar que la diferencia entre las emisiones de los
distintos vehículos está dada por el factor de emisión de la fase de operación. Por ejemplo,
aunque los taxis son automóviles comunes para el cálculo de los factores de emisión, el
Plan Decenal (2010) [60] toma un factor de actividad mayor para estos vehículos. No
obstante, se debe considerar que el 89 % de los automóviles públicos (taxis) son de años
42 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
de modelos anteriores al 2004, mientras que en este mismo período, el 62 % de los
vehículos corresponde a automóviles particulares (Anexo C). Adicionalmente, si se
considera la inserción de las diferentes tecnologías vehiculares en Colombia a partir del
año 2004, estos ya tendrían catalizador de tres vías. Por ende, se recomendaría evaluar
los factores de emisión de la operación nuevamente para los taxis y los demás vehículos.
Figura 3.1-8: Emisiones de NOx gramos/kilómetro-recorrido. Análisis Del Pozo a la Rueda para los vehículos livianos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
*GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol en gasolina; TWC: Three Way
Catalyst (Catalizador de tres vías).
3.2 Interpretación de resultados: unidad funcional masa de contaminante/kilómetro-pasajero transportado
Se realiza la comparación de las emisiones vehiculares de acuerdo con la ocupación de
diseño. En este caso la contribución porcentual de las etapas al ciclo de vida de cada
vehículo tiene un comportamiento similar al de la anterior unidad funcional, la mayor
diferencia radica en la identificación de los medios de transporte con mayores emisiones.
De manera general, los vehículos eléctricos presentan reducciones importantes de las
emisiones, ya que la mayor parte de la energía generada es hidroeléctrica. Según lo
mencionado por Messagie et al. (2014) [17], si la energía eléctrica se genera únicamente
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 43
a partir de combustibles fósiles, o el carbón, el impacto sobre el cambio climático puede
ser tan alto como en el caso de los vehículos convencionales.
Adicionalmente, a pesar de que la mezcla bioetanol-gasolina E10 tiene una proporción del
10 % de bioetanol, se observa que la producción de bioetanol contribuye a las emisiones
de CO y PM2.5. Esto se debe principalmente a la quema de caña antes de la cosecha y el
uso de biomasa para cogeneración de energía. En este aspecto se puede inferir que
aumentar el porcentaje de mezcla de etanol-gasolina para el combustible usado en la
ciudad no sería adecuado, debido a que no habría una reducción de las emisiones de estos
contaminantes, sino que por el contrario, podrían aumentar.
3.2.1 Potencial de calentamiento global: emisiones de CO2 equivalente
Las emisiones de CO2 equivalente (g/km-pasajero) del ACV Del Pozo a la Rueda,
obtenidas por el método del IPCC 2007, constatan que los vehículos que generan las
mayores emisiones de CO2 equivalente son los vehículos de pasajeros que funcionan con
gasolina, entre los que se destacan las motocicletas, seguidas de los taxis a gasolina (E10)
y a gas natral (GNV) (Figura 3.2-1).
De los resultados del ACV en las condiciones de la flota actual de la ciudad, se puede decir
que las menores emisiones de CO2-eq las generan los automóviles eléctricos, mientras
que de los vehículos que operan con combustibles líquidos, el Bus B5 35-60 pasajeros
tiene las menores emisiones (15 g/km*pasajero), las cuales son un 44 % inferiores a las
del BTR TransMilenio B5 (26.9 g/km*pasajero).
Por otro lado, la implementación de vehículos eléctricos de pasajeros reduciría las
emisiones de esta categoría de vehículos de manera significativa; particularmente, si se
implementaran buses BTR eléctricos en la ciudad, se estima que se lograría una reducción
en las emisiones de CO2-eq del 86 %. Sin embargo, esta reducción se considera poco
significativa si se comparan las emisiones de los buses del sistema BTR con las emisiones
generadas por las otras categorías de vehículos.
44 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
En este aspecto se debe anotar que los factores de emisión para la operación de los BTR
fue tomada de datos medidos en el año 2012, mientras que los factores de los demás
buses fueron tomados del Plan Decenal (2010). En el caso de los BTR de TransMilenio,
se pudo verificar que estos valores estaban subestimando las emisiones de la operación
del vehículo, en donde el factor de emisión del Plan Decenal es cinco veces inferior al
promedio de los datos reportados en el año 2012 por el Grupo de Investigación en
Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente, del Departamento de
Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia.
Figura 3.2-1: Emisiones totales de CO2-eq (gramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros de Bogotá (Fuente: esta
investigación).
*BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
167.1
118.1
102.8
100.0
94.7
73.3
69.6
54.8
26.9
22.1
19.8
18.4
18.1
15.0
14.0
3.7
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Motocicleta 4-tiempos, >150 c.c.
Motocicleta 4-tiempos, <150 c.c.
Taxi E10
Taxi GNV
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
BTR TransMilenio B5
Bus B5 16-19 pasajeros
Bus B5 19-32 pasajeros
Bus GNV 16-19 pasajeros
Bus GNV 120 pasajeros
Bus B5 35-60 pasajeros
Automóvil Eléctrico
BTR TransMilenio Eléctrico
g CO2 eq/km-pasajero
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 45
También se observa que, por ejemplo, si una persona cambia de modo de transporte de
una motocicleta >150 c.c. a un bus, las emisiones de CO2-eq disminuyen entre 149 y 152
gramos/km*pasajero; y entre 72 y 112 gramos/km*pasajero si el cambio es a un automóvil.
No obstante, si se comparan estos valores con los logrados si los buses del sistema BTR
fueran eléctricos, la disminución sería de 23 gramos/km*pasajero con respecto al BTR
actual, el cual es un valor pequeño en contraste con los ya mencionados.
3.2.2 Calidad del aire: emisiones de PM2.5
Los vehículos que generan las menores emisiones de este contaminante son los que
funcionan con gas natural, seguidos de los buses del sistema BTR TransMilenio Eléctrico.
De los vehículos que usan combustibles líquidos, el BTR TransMilenio B5 aporta una de
las emisiones más bajas de PM2.5 (0.4 mg/km*pasajero), mientras que el Bus B5 35-60
pasajeros tiene las mayores emisiones (21.1 mg/km*pasajero). En este aspecto, las
motocicletas exceden de 3 a 5 veces las emisiones de PM2.5 del bus BTR TransMilenio,
las cuales se ubican antes del Bus B5 35-60 pasajeros (Figura 3-10).
Por otro lado, si se usaran buses del sistema BTR eléctricos, se reducirían las emisiones
de PM2.5 en un 84 % con respecto al BTR tradicional. Sin embargo, este valor es mucho
menor al que se obtendría si se cambiaran las motocicletas por otro medio de transporte.
Por ejemplo, si una persona cambia de modo de transporte de una motocicleta >150 c.c.
al BTR TransMilenio B5, las emisiones disminuyen 15 miligramos/km*pasajero; mientras
que si una persona que usa los buses del sistema BTR actual se transportara en un BTR
eléctrico, la disminución sería de 3 miligramos/km*pasajero con respecto al BTR actual, el
cual es un valor pequeño contrapuesto al mencionado anteriormente. Adicionalmente,
también se encuentra una reducción importante en el cambio del Bus B5 35-60 pasajeros
a cualquiera de los otros modos de transporte, especialmente al BTR TransMilenio B5 y el
bus a gas natural.
46 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura 3.2-2: Emisiones totales de PM2.5 (miligramos/kilómetro-pasajero transportado).
Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros de Bogotá (Fuente: esta
investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
3.2.3 Calidad del aire: emisiones de CO
Del ACV Del Pozo a la Rueda para el monóxido de carbono, se encuentra que el peor
medio de transporte es la motocicleta (20.2 - 27.2 g/km-pasajero), seguida del BTR
TransMilenio B5 (15.6 g/km-pasajero) y del automóvil sin catalizador de tres vías (12.3 -
14.7 g/km-pasajero). Del mismo modo, los automotores operados con gas natural y
21.1
18.8
11.6
9.2
7.6
6.7
5.3
5.1
4.2
3.4
2.9
1.8
1.3
0.8
0.4
0.1
0 5 10 15 20 25
Bus B5 35-60 pasajeros
Motocicleta 4-tiempos, >150 c.c.
Motocicleta 4-tiempos, <150 c.c.
Bus B5 19-32 pasajeros
Taxi E10
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
BTR TransMilenio B5
Bus B5 16-19 pasajeros
Taxi GNV
Automóvil Eléctrico
Bus GNV 16-19 pasajeros
BTR TransMilenio Eléctrico
Bus GNV 120 pasajeros
mg PM2.5/km-pasajero
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 47
electricidad son los medios de transporte con las menores emisiones (Figura 3.2-3); en el
caso de los vehículos eléctricos se observa una reducción significativa en las emisiones.
Figura 3.2-3: Emisiones totales de CO (gramos/kilómetro-pasajero transportado). Análisis
DPR para los vehículos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol
en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
Asimismo, se observa que, por ejemplo, si una persona cambia de modo de transporte de
una motocicleta >150 c.c. a uno de los buses tradicionales, las emisiones de CO
disminuyen entre 27 gramos/km*pasajero, mientras que si el cambio es al BTR
TransMilenio B5, la disminución es de 11 gramos/km*pasajero. Adicionalmente, si se
comparan estos valores con los logrados si los buses del sistema BTR fueran eléctricos,
la disminución sería de 15 gramos/km*pasajero con respecto al BTR actual.
27.2
20.2
15.6
14.7
12.3
4.3
3.8
2.4
2.0
1.1
0.19
0.18
0.15
0.02
3.1E-03
8.2E-04
0 5 10 15 20 25 30
Motocicleta 4-tiempos, >150 c.c.
Motocicleta 4-tiempos, <150 c.c.
BTR TransMilenio B5
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Taxi GNV
Taxi E10
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
Bus GNV 16-19 pasajeros
Bus B5 19-32 pasajeros
Bus B5 16-19 pasajeros
Bus B5 35-60 pasajeros
Bus GNV 120 pasajeros
Automóvil Eléctrico
BTR TransMilenio Eléctrico
g CO/km-pasajero
48 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
3.2.4 Calidad del aire: emisiones de NOx
El taxi a gas natural es el vehículo que genera las mayores emisiones de NOx (1.3 g/km-
pasajero), seguido del taxi E10 (0.7 g/km-pasajero) (Figura 3.2-4), mientras que el bus del
sistema BTR es el que genera las menores emisiones (0.12 g/km-pasajero).
Adicionalmente, los vehículos que funcionan con electricidad generarían las emisiones
más bajas de este contaminante.
Sin embargo, si se incluyera dentro de la flota actual de la ciudad el Bus GNV 120 pasajeros
con estándar de emisiones Euro VI, este medio de transporte tendría una de las emisiones
más bajas, las cuales serían incluso similares a las del BTR eléctrico.
Figura 3.2-4: Emisiones totales de NOx (gramos/kilómetro-pasajero transportado). Análisis DPR para los vehículos de transporte de pasajeros en Bogotá (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
1.26
0.73
0.67
0.50
0.46
0.33
0.32
0.28
0.26
0.22
0.18
0.12
0.12
0.01
4.7E-03
3.1E-03
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Taxi GNV
Taxi E10
Motocicleta 4-tiempos, >150 c.c.
Automóvil E10 sin TWC ; > 1400 c.c.
Motocicleta 4-tiempos, <150 c.c.
Bus B5 16-19 pasajeros
Bus B5 19-32 pasajeros
Automóvil E10 sin TWC ; < 1400 c.c.
Bus B5 35-60 pasajeros
Automóvil E10 con TWC ; >1400 c.c.
Automóvil E10 con TWC ; < 1400 c.c.
Bus GNV 16-19 pasajeros
BTR TransMilenio B5
Automóvil Eléctrico
Bus GNV 120 pasajeros
BTR TransMilenio Eléctrico
g NOx/km-pasajero
Interpretación de resultados del Análisis de Ciclo de Vida 49
3.2.5 Análisis de sensibilidad al número de pasajeros
Considerando que la unidad funcional masa de contaminante por kilómetro recorrido y
pasajero transportado es sensible al cambio en el número de pasajeros que puede
transportar el vehículo, se realizó el cálculo de las emisiones de CO2-eq (kg/km-pasajero),
PM2.5 (mg/km-pasajero), CO (g/km-pasajero) y NOx (g/km-pasajero) para diferentes
valores de ocupación vehicular. En el caso de los vehículos livianos, se calcularon las
emisiones según la ocupación de diseño y la ocupación mínima (sólo un pasajero), y para
los buses de transporte público, las emisiones se estimaron según la ocupación de diseño
y considerando un sobrecupo del 25 % (Figura 3.2-5).
El análisis de sensibilidad muestra que las emisiones de los vehículos ligeros son más
sensibles al número de pasajeros transportados, mientras que los buses de transporte
público tienen una menor variabilidad y, por lo tanto, son menos sensibles a la ocupación
de los vehículos. Los vehículos livianos generan las emisiones más altas, incluso si
transportan pasajeros a su máxima capacidad, en tanto que los buses del sistema BTR B5
pertenecen a los vehículos que generan menos emisiones. Este análisis también muestra
que los buses BTR eléctricos y GNV emiten las emisiones más bajas. Finalmente, es
importante mencionar que las emisiones del BTR eléctrico son incluso más pequeñas que
las emisiones producidas por el vehículo liviano eléctrico.
50 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura 3.2-5: Impacto de la ocupación de los vehículos en las emisiones de CO2-eq (kg/km-pasajero), PM2.5 (mg/km-pasajero), CO (g/km-pasajero) y NOx (g/km-pasajero) estimadas en el análisis DPR. Vehículos livianos: las emisiones se calcularon según la ocupación de diseño y la ocupación mínima (sólo un pasajero). Buses de transporte público: las emisiones se estimaron según la ocupación de diseño y considerando un 25 % de sobrecupo. (Fuente: esta investigación).
* BTR: Bus de Tránsito Rápido; GNV: Gas natural vehicular; E10: mezcla 10 % bioetanol en gasolina; TWC: Three Way Catalyst (Catalizador de tres vías).
4. Conclusiones y recomendaciones
4.1 Conclusiones
En este trabajo se realizó el Análisis de Ciclo de Vida de los combustibles, la electricidad
y los biocombustibles producidos en Colombia que se usan en vehículos de transporte de
pasajeros, para lo cual se empleó el software de uso libre OpenLCA ®.
Por medio del ACV Del Pozo a la Rueda ejecutado, se puede concluir que:
En general, de las categorías de vehículos analizadas, los buses de TransMilenio
eléctricos son los que producen las menores emisiones de los contaminantes
evaluados por kilómetro-pasajero transportado.
Las motocicletas, aunque son un medio de transporte rápido y económico, generan
emisiones de los contaminantes evaluados por kilómetro-pasajero transportado
equivalentes a las de los vehículos livianos < 1400 c.c. sin catalizador.
La fase de operación de los vehículos de motor de combustión interna tiene las
mayores emisiones de GEI, las cuales son superiores al 83 % en el caso de los
buses de transporte de pasajeros, mientras que en los vehículos livianos supera el
80 %, y en el de las motocicletas esta contribución está entre el 80 y 81 %.
Para los vehículos livianos, las mayores emisiones de PM2.5 se presentan en la
producción de la fuente energética (gasolina y bioetanol). Es importante mencionar
que las emisiones de material particulado en la producción de bioetanol ocurren por
la quema de biomasa, tanto por la quema de la caña antes de la cosecha, como
por la quema de bagazo para la cogeneración de energía.
Un bus articulado eléctrico del sistema BTR reduce en un 86 % las emisiones de
CO2 equivalente, respecto a un BTR a diésel. También se tienen reducciones del
88 % en emisiones de PM2.5, del 99 % en CO y del 97 % en NOx.
Al convertir los buses BTR TransMilenio de diésel a electricidad se presentan
reducciones importantes en las emisiones de contaminantes. Sin embargo, en la
52 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
ciudad de Bogotá se lograrían mejoras más significativas si los pasajeros que se
movilizan en motocicletas o transporte particular usaran el transporte público.
Las emisiones vehiculares respecto a la unidad funcional gramos de contaminante
por kilómetro y pasajero transportado son muy sensibles a la ocupación de los
vehículos, por lo tanto, el aumento de la ocupación del vehículo puede tener
algunas reducciones de emisiones para todos los vehículos evaluados, excepto las
motocicletas.
El software OpenLCA® que se eligió para el desarrollo del presente trabajo es un
programa no comercial, flexible y de fácil uso, por lo cual se recomienda para
próximas investigaciones relacionadas con la realización de Análisis de Ciclo de
Vida.
4.2 Recomendaciones
Los factores de emisión de la fase de operación del vehículo deben ser
preferiblemente experimentales y representativos de la flota vehicular, con el fin de
disminuir la incertidumbre asociada por el uso de estos, puesto que la fase de
operación es la que más contribuye a las emisiones de los contaminantes
evaluados.
En el presente estudio se evaluaron categorías de impacto de punto intermedio
asociadas a las emisiones atmosféricas y no se evaluaron los impactos sobre el
agua, el suelo o sobre los ecosistemas. Se debe mencionar que no se evaluaron
categorías de impacto de punto final, debido a que los métodos de evaluación han
sido creados para países de Europa y Norteamérica, y la utilización de estos en
este contexto hubiera introducido una mayor incertidumbre en los resultados. Para
estudios futuros, es pertinente valorar el daño a los ecosistemas y a la salud
humana, por medio de una metodología de evaluación de impactos adecuada para
Colombia.
A pesar de que hay información suficiente de las emisiones de CO2-eq en la
producción de electricidad, se encuentra muy poca información de otros
contaminantes como PM2.5, CO y NOx, por lo cual fue necesario adaptar datos de
Conclusiones 53
otros países. Se requiere realizar más estudios con el fin de determinar las
emisiones de estos contaminantes en el sector eléctrico colombiano.
Se advierte de la necesidad de crear en Colombia una base de datos para el
Inventario del Ciclo de Vida (ICV) de los procesos realizados en el país, que
muestre las emisiones y que permita usar dicha información en la aplicación de la
metodología de Análisis de Ciclo de Vida.
Aunque se encuentra que los buses BTR TransMilenio eléctricos son la categoría
de vehículo con las menores emisiones, es necesario realizar un estudio de la
viabilidad de implementar este tipo de tecnología en la ciudad, y en particular se
requiere de un Análisis de Ciclo de Vida orientado a costos.
El escenario evaluado consideró las fuentes energéticas utilizadas en los vehículos
de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá en el año 2012 (mezclas
biodiésel y diésel -B5-, etanol y gasolina -E10-, gas natural y electricidad). Por tanto,
se recomienda tener en cuenta en estudios posteriores el contexto del uso
exclusivo de biocombustibles, el aumento del porcentaje de biocombustibles en la
mezcla con combustibles fósiles, la producción de energía eléctrica en época del
fenómeno de El Niño o sistemas de transporte alternativos como el metro. Además,
sería interesante incluir dentro del Análisis de Ciclo de Vida el impacto generado
por el tipo de infraestructura requerida por los diferentes medios de transporte.
Se advierte de la necesidad de crear una política a nivel estatal que regule el uso y
el incremento futuro de medios de transporte que no posean control de emisiones,
como, por ejemplo, los ciclomotores y las motocicletas, que por su facilidad de
adquisición han ido aumentando en la ciudad en los últimos años.
A. Anexo: descripción de los datos de entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de Vida
En este anexo se listan los datos de entrada y salida utilizados en el cálculo del ACV para
las diferentes fuentes energéticas y los resultados obtenidos para las categorías de
impacto evaluadas.
A.1. Datos de entradas y salidas para el ACV de
bioetanol
Tabla A- 1: Datos de fertilizantes en el cultivo de caña referidos a 1 kg caña producido (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Sulfato de amonio Masa kg 6.014E-4
Compost Masa kg 2.27E-3
Fosfato de diamonio, como N Masa kg 1.72E-05
Fosfato de diamonio, como P2O5 Masa kg 4.43E-05
Cal agrícola (carbonato de calcio)
Masa kg 4.85E-4
Roca de fosfato, como P2O5 Masa kg 3.67E-05
Cloruro de potasio Masa kg 1.07E-05
Gallinaza Masa kg 9.98E-05
Urea Masa kg 2.84E-3
Sulfato de Zinc Masa kg 3.51E-07
Sulfuro de Zinc Masa kg 1.69E-06
56 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 2: Datos entradas/salidas, producción de 1 kg de caña de azúcar (adaptado de [22])
Flujo Propiedad6 Unidad Valor
Entradas
Dióxido de Carbono, biogénico Masa Kg 0.451
Cosecha manual Volumen m3 8.89 E-4
Cosecha mecánica Área Ha 5.35E-6
Electricidad consumida red Energía kWh 1.34E-2
Energía, poder calorífico superior, en biomasa Energía MJ 4.95
Fertilizantes Cultivo de Caña Ítems Ítem(s) 1
Ocupación de la tierra Área*tiempo m2*a 7.96E-7
Pesticidas (Cultivo de Caña) Ítems Ítem(s) 1
Preparación de la tierra Ítems Ítem(s) 1
Transformación, desde arable Área m2 3.98E-8
Transformación, hacia arable Área m2 3.98E-8
Transporte insumos Cultivo de caña Barco Masa*distancia t*km 4.22E-4
Transporte insumos Cultivo de caña camión >32 t Masa*distancia t*km 5.90E-4
Agua Volumen m3 0.055
Salidas
Emisiones al aire por aplicación de fertilizantes/Amoníaco
Masa kg 2.39E-4
Emisiones al aire por aplicación de fertilizantes/Monóxido de Dinitrógeno
Masa kg 7.71E-5
Emisiones al aire por aplicación de fertilizantes/Óxidos de Nitrógeno
Masa kg 1.61E-05
Emisiones al aire quema precosecha/Monóxido de Carbono, biogénico
Masa kg 3.27E-2
Emisiones al aire quema precosecha/Hidrocarburos, sin especificar
Masa kg 5.3E-3
Emisiones al aire quema precosecha/Metano, fósil Masa kg 3.03E-4
Emisiones al aire quema precosecha/Óxidos de Nitrógeno
Masa kg 1.7E-4
Emisiones al aire quema precosecha/Partículas, > 10 µm
Masa kg 2.62E-3
Emisiones al aire quema precosecha/Partículas, > 2.5 µm, y < 10µm
Masa kg 2.84E-4
Caña de azúcar en Colombia Masa kg 1
6 •La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3).
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
57
Tabla A- 3: Datos entradas pesticidas cultivo de caña referido a 1 kg de caña producido (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Atrazina Masa Kg 4.92E-06
Diuron Masa Kg 1.48E-05
Glifosato Masa Kg 5.97E-06
Compuestos fenoxi Masa Kg 1.71E-06
Compuestos triazina Masa Kg 6.52E-06
Tabla A- 4: Datos entradas preparación de la tierra cultivo de caña referido a 1 kg de caña producido (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Labranza, cultivador rotatorio Área Ha 1.39E-05
Labrado, rastrilleo, por batidora rotatoria Área Ha 1.39E-05
labranza, arado Área Ha 1.39E-05
Labranza, rastrilleo, por rastrillo rotatorio Área Ha 1.39E-05
Labranza, rastrilleo, por rastrillo rotatorio Área Ha 1.39E-05
Labranza, rastrilleo Área Ha 1.39E-05
Labranza, rastrilleo Área Ha 1.39E-05
Fertilización por transmisión Área Ha 1.39E-05
Plantación Área Ha 1.39E-05
Fertilización por transmisión Área Ha 1.39E-05
Tabla A- 5: Datos entradas Insumos químicos producción de etanol referido a 1 kg de etanol 99.6 % (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
productos químicos orgánicos, en la planta Masa kg 9.01E-3
Diamonio fosfato Masa kg 2.00E-4
Ácido Nítrico Masa kg 1.10E-3
Ácido Fosfórico Masa kg 1.80E-4
Hidróxido de sodio Masa kg 8.50E-3
Hipoclorito de sodio Masa kg 4.80E-4
Sulfato de sodio Masa kg 1.80E-6
Metabisulfito Masa kg 2.40E-5
Ácido sulfúrico Masa kg 1.80E-2
Agua Masa kg 1.30
Urea Masa kg 1.80E-3
58 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 6: Datos entradas/salidas Producción de etanol en Colombia referido a 1 kg de
etanol 99.6 % (adaptado de [22])
Flujo Propiedad7 Unidad Valor
Entradas
Distribución de etanol en Bogotá Ítems Ítem(s) 2.60E-10
Electricidad consumida de la red Energía kWh 2.20E-2
Infraestructura planta de etanol Ítems Ítem(s) 5.50E-10
Insumos químicos Producción de Etanol Ítems Ítem(s) 1
Miel B Masa kg 3.84
Planta de compostaje Ítems Ítem(s) 4.54E-10
Transporte de etanol a Bogotá/camión > 16t Masa*distancia t*km 0.49
Transporte insumos químicos etanol barco Masa*distancia t*km 9.06E-3
Transporte insumos químicos etanol camión 28 T Masa*distancia t*km 6.20E-3
Tratamiento de agua, clase 2 Volumen m3 6.68E-3
Salidas
Compostaje/Metano, biogénico Masa kg 4.00E-7
Compostaje/Dióxido de Nitrógeno Masa kg 4.10E-6
Compostaje/Vapor de agua Masa kg 5.05E-2
Azúcar blanca Masa kg 236.84
Azúcar refinada Masa kg 252.63
Dióxido de Carbono Masa kg 0.95
CO2 líquido Masa kg 1.60E-2
Compost Masa kg 322.63
Electricidad vendida Energía kWh 1.35E-1
Etanol al 99.6% a transportar Masa kg 1
Tabla A- 7: Datos parámetro de asignación económico para la producción de etanol 99.6
% (adaptado de [22])
Producto Económico
azúcar blanca 0.351
azúcar refinada 0.392
CO2 líquido 0
Compost 0.032
electricidad vendida 0.002
etanol al 99.6% a transportar 0.223
7 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3).
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
59
A.2. Datos de entradas y salidas para el ACV de
biodiésel
Tabla A- 8: Datos entradas/salidas producción de 1 kg Fruto fresco de palma (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Dióxido Carbono, biogénico Masa kg 1.14
Dióxido Carbono, Transformación de la tierra Masa kg -0.13
Energía, poder calorífico superior, en biomasa Energía MJ 16
Fertilizantes palma de aceite Área*tiempo ha*a 5.26E-05
Pesticidas palma de aceite Masa kg 2.19E-4
Transporte de insumos cultivo de palma/ transporte, camión> 16t, automotor promedio Europa
Transporte de mercancías (masa*distancia)
t*km 5.10E-3
Transporte de insumos cultivo de palma/automóvil de pasajeros, gasolina, EURO 3
Persona transportada
p*km 1.39E-3
Transporte de insumos cultivo de palma/ tractor y remolque
masa*distancia t*km 4.97E-3
Salidas
Emisiones al aire por liberación de fertilizantes/Amoníaco
Masa kg 2.34E-4
Emisiones al aire por liberación de fertilizantes/Monóxido de Dinitrógeno
Masa kg 1.57E-4
Emisiones al aire por liberación de fertilizantes/Óxidos de Nitrógeno
Masa kg 3.30E-5
Fruto fresco de palma Masa kg 1
60 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 9: Datos entradas/salidas Extracción aceite de palma referido a 100 t fruto fresco
de palma (Adaptado de [22])
Flujo Propiedad8 Unidad Valor
Entradas
Electricidad autogenerada Energía kWh 740.12
Fruto fresco de palma Masa kg 100000
Caldera/Unidad de cogeneración 6400kWth, quema de leña, construcción/CH
Ítems Ítem(s) 8.67E-08
Caldera/Unidad de cogeneración 6400kWth, quema de leña, componentes comunes para calor+ electricidad/CH
Ítems Ítem(s) 3.47E-7
Turbina/Unidad de cogeneración 6400kWth, quema de leña, componentes comunes solo electricidad
Ítems Ítem(s) 3.47E-7
Extractora de aceite Ítems Ítem(s) 1.00E-7
Electricidad de la red Energía kWh 919
Agua Masa kg 109840
Salidas
Aceite crudo de palma Masa kg 21380
Emisiones aire/Dióxido de Carbono, biogénico Masa kg 62750
Emisiones aire/Monóxido de Carbono, biogénico Masa kg 3.09
Emisiones aire/ Monóxido de Dinitrógeno Masa kg 1.01
Emisiones aire/Formaldehido Masa kg 5.73E-2
Emisiones aire/Calor, residual Energía MJ 3.03E5
Emisiones aire/Hidrocarburos, alifáticos, alcanos, sin especificar
Masa kg 4.01E-1
Emisiones aire/Hidrocarburos, alifáticos, sin especificar
Masa kg 1.37
Emisiones aire/Metano, biogénico Masa kg 1.91E-1
Emisiones aire/Óxidos de Nitrógeno Masa kg 38.8
Emisiones aire/ NMVOC, compuestos orgánicos volátiles sin metano, origen no especificado
Masa kg 2.69E1
Emisiones aire/ PAH, hidrocarburos aromáticos policíclicos
Masa kg 4.85E3
Emisiones aire/ Partículas, < 2.5 µm Masa kg 19.8
Emisiones aire/ Dióxido de Azufre Masa kg 1.1
8 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3).En este caso, los procesos no se muestran, debido a que hacen parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
61
Tabla A- 10: Datos entradas/salidas refinación aceite de palma referido a 1 t de aceite
refinado (adaptado de [22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Aceite crudo de palma Masa kg 1040
Arena de blanqueo Masa kg 5.01
Electricidad de la red Energía kWh 14.09
Vapor Energía MJ 512.16
Hidróxido de sodio 50% Masa kg 0.68
Agua Masa kg 179.24
Salidas
Aceite refinado de palma Masa kg 1000
Tabla A- 11: Datos insumos refinación de glicerina referido a 1 t de biodiésel (adaptado de
[22])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Carbón activado Masa kg 0.83
Electricidad de la red Energía kWh 17.36
Hidróxido de Sodio Masa kg 1.28
Vapor Masa kg 198.7
Agua Masa kg 235
Tabla A- 12: Datos parámetro de asignación económico para la producción de biodiésel
(adaptado de [22])
Producto Económico
Aceite de palmiste 0.06
Biodiésel Colombia 0.85
Glicerina cruda 0.02
Glicerina purificada 0
Jabón 0.003
Oleína 0
Torta de palmiste 0.013
Tusa 0.054
62 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 13: Datos entradas/salidas producción de biodiésel en Colombia referido a 1 t de
biodiésel (adaptado de [22])
Flujo Propiedad9 Unidad Valor
Entradas
Aceite refinado de palma Masa Kg 1000
Infraestructura refinación y esterificación Ítems ítem(s) 1
Ácido acético Masa Kg 0.63
Electricidad de la red Energía kWh 28.18
Vapor Energía MJ 387.84
Ácido clorhídrico Masa Kg 7.69
Metanol Masa Kg 108.65
Nitrógeno Masa Kg 1.80
Hidróxido de sodio Masa Kg 0.96
Metóxido de sodio Masa Kg 18.15
Ácido sulfúrico Masa Kg 0.18
Operación, buque transoceánico masa*distancia t*km 781.7
Transporte, camión> 32t, EURO 3 masa*distancia t*km 141.3
Insumos refinación de glicerina Ítems Ítem(s) 1
Tratamiento de Agua Biodiésel Volumen m3 3.29
Salidas
Aceite de palmiste Masa Kg 95.69
Biodiésel Colombia Masa Kg 1000
Glicerina cruda Masa kg 137.32
Glicerina purificada Masa kg 0
Jabón Masa kg 50.72
Oleína Masa kg 0
Torta de palmiste Masa kg 138.76
Tusa Masa kg 1019.14
Demanda química de oxígeno, DQO Masa t 4.66E-3
Metano, biogénico Masa t 1.50E-2
9 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3). En este caso, los procesos que conforman a Infraestructura refinación y esterificación no se muestran, debido a que hace parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
63
A.3. Datos de entradas y salidas ciclo de vida de
combustibles fósiles
Producción de crudo, refinación de gasolina y diésel
Tabla A- 14: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de petróleo crudo (adaptado de
[54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Energía en biomasa Energía MJ 1.76E-3
Dióxido de carbono, en el aire Masa kg 1.78E-4
Energía, cinética (en el viento) Energía MJ 6.59E-4
Energía, solar Energía MJ 9.62E-06
Carbono, en materia orgánica, en el suelo Masa kg 2.68E-07
Carbón mineral, duro, en el subsuelo Masa kg 2.68E-3
Gas natural, en el subsuelo Volumen m3 4.64E-2
Petróleo crudo, en el subsuelo Masa kg 1.01
Energía, potencial (en hidroeléctrica) Energía MJ 4.96E-3
Agua Volumen m3 4.34E-2
Ocupación de la tierra Área*tiempo m2*a 1.62E-3
Transformación de la tierra Área m2 2.49E-3
Salidas
Agua Masa kg 8.09E-07
Amoníaco Masa kg 1.05E-06
Benceno Masa kg 5.92E-07
Benzo(a)pireno Masa kg 7.71E-13
Calor residual Energía MJ 1.85E+00
CFC-11 Masa kg 4.43E-16
CFC-113 Masa kg 3.44E-14
CFC-114 Masa kg 4.82E-11
CFC-12 Masa kg 3.08E-13
Cloroformo Masa kg 2.05E-12
Diclorobenceno Masa kg 4.99E-15
Dióxido de carbono, biogénico Masa kg 1.78E-04
Dióxido de carbono, fósil Masa kg 2.57E-02
Dióxido de carbono, transformación de la tierra Masa kg 2.89E-06
Disulfuro de carbono Masa kg 6.48E-14
Halón 1001 Masa kg 8.80E-20
Halón 1211 Masa kg 3.82E-11
Halón 1301 Masa kg 8.29E-10
64 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 14: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de petróleo crudo (adaptado de
[54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Salidas
HCFC-21 Masa kg 2.73E-16
HCFC-22 Masa kg 1.60E-10
Hexafluoruro de azufre Masa kg 5.91E-10
HFC-116 Masa kg 1.45E-10
HFC-134ª Masa kg 4.74E-10
HFC-152ª Masa kg 3.54E-12
HFC-23 Masa kg 8.68E-14
Metano, biogénico Masa kg 2.46E-07
Metano, fósil Masa kg 5.03E-05
Monóxido de carbono, biogénico Masa kg 3.49E-08
Monóxido de carbono, fósil Masa kg 1.46E-04
Monóxido de dinitrógeno Masa kg 1.23E-06
NMVOC, compuestos orgánicos volátiles diferentes al metano Masa kg 3.34E-05
Óxidos de nitrógeno Masa kg 2.02E-04
Ozono Masa kg 4.05E-08
PAH, hidrocarburos aromáticos policíclicos Masa kg 7.54E-09
Partículas, < 2.5 µm Masa kg 2.24E-05
Partículas, > 2.5 µm, y < 10µm Masa kg 1.02E-05
Petróleo crudo, transportado Masa kg 1.00E+00
R-10 Masa kg 1.20E-10
R-14 Masa kg 1.28E-09
R-40 Masa kg 3.17E-13
Tabla A- 15: Datos entradas/salidas producción de1 kg de gasolina sin plomo en refinería
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Amoníaco líquido Masa kg 1.92E-06
Cloruro de calcio, CaCl2, en la planta Masa kg 1.55E-5
Químicos orgánicos, en la planta Masa kg 1.82E-4
Cloro líquido, producción Masa kg 1.31E-4
Producción de petróleo crudo, transportado larga distancia
Masa kg 9.40E-1
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
65
Tabla A- 15: Datos entradas/salidas producción de1 kg de gasolina sin plomo en refinería
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad10 Unidad Valor
Entradas
Electricidad de mediana tensión de la red
Energía kWh 5.54E-2
Petróleo pesado, quemado en equipos de la refinería
Energía MJ 1.22
Ácido clorhídrco, 30% Masa kg 8.49E-5
Aceite lubricante Masa kg 2.37E-5
Metil tertbutil éter Masa kg 0.02493
Molibdeno Masa kg 7.87E-08
Gasolina Masa kg 3.82E-2
Níquel Masa kg 1.22E-08
Nitrógeno líquido Masa kg 7.86E-4
Paladio Masa kg 7.96E-08
Platino Masa kg 2.52E-09
Propilenglicol Masa kg 1.97E-5
Refinería Número de ítems Ítem(s) 4.93E-11
Gas de la refinería, quemado en equipos
Energía MJ 3.69
Renio Masa kg 3.16E-09
Rodio Masa kg 2.52E-09
Hipoclorito de sodio, 15% Masa kg 4.77E-5
Ácido sulfúrico Masa kg 1.14E-5
Agua, potable Masa kg 1.45E-2
transporte, carga, tren Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 4.05E-3
transporte, camión> 16t, flota promedio
Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 6.7E-4
Agua, fría Volumen m3 3.82E-3
Agua, rio Volumen m3 6.68E-4
Zeolita Masa kg 1.76E-5
Zinc Masa kg 1.90E-07
10 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3). En este caso, los procesos no se muestran, debido a que hace parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
66 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 15: Datos entradas/salidas producción de1 kg de gasolina sin plomo en refinería
(adaptado de [54]) (continuación)
Flujo Propiedad11 Unidad Valor
Salidas
Gasolina sin plomo Masa kg 1
Amoníaco Masa kg 7.02E-08
Monóxido de dinitrógeno Masa kg 1.69E-06
Calor residual Energía MJ 9.27E-2
Metano, fósil Masa kg 3.84E-5
Óxidos de nitrógeno Masa kg 3.96E-5
Partículas, > 10 µm Masa kg 9.59E-06
Dióxido de azufre Masa kg 3.00E-4
Tabla A- 16: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel en refinería (adaptado de
[54])
Flujo Propiedad9 Unidad Valor
Entradas
Amoníaco líquido Masa kg 1.93E-06
Cloruro de calcio, CaCl2, en la planta Masa kg 1.56E-05
Químicos orgánicos, en la planta Masa kg 4.27E-4
Cobalto Masa kg 2.92E-08
Producción de petróleo crudo, transportado larga distancia
Masa kg 9.69E-1
Electricidad de mediana tensión de la red Energía kWh 2.45E-2
Petróleo pesado, quemado en equipos de la refinería
Energía MJ 6.80E-1
Ácido clorhídrico, 30% Masa kg 8.54E-05
Aceite lubricante Masa kg 2.38E-05
Molibdeno Masa kg 1.58E-08
Gasolina Masa kg 3.84E-2
Nitrógeno líquido Masa kg 7.91E-4
11 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3). En este caso, los procesos no se muestran, debido a que hace parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
67
Propilenglicol Masa kg 5.52E-07
Refinería Número de ítems Ítem(s) 2.76E-11
Tabla A- 16: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel en refinería (adaptado de
[54]) (continuación)
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Gas de la refinería, quemado en equipos
Energía MJ 2.07
Hipoclorito de sodio, 15% Masa kg 4.80E-5
Ácido sulfúrico Masa kg 1.14E-05
Agua, potable Masa kg 1.46E-2
Transporte, carga, tren Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 4.07E-3
Transporte, camión> 16t, flota promedio
Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 6.79E-4
Agua, fría Volumen m3 3.84E-3
Agua, rio Volumen m3 6.72E-4
Zeolita Masa kg 3.37E-06
Zinc Masa kg 3.64E-08
Salidas
Diésel, en refinería Masa kg 1
Amoníaco Masa kg 7.06E-08
Monóxido de dinitrógeno Masa kg 9.44E-07
Calor residual Energía MJ 5.18E-2
Metano, fósil Masa kg 3.86E-5
Óxidos de nitrógeno Masa kg 2.21E-05
Partículas, > 10 µm Masa kg 9.65E-06
Tabla A- 17: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel de bajo azufre en refinería
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Diésel, en la refinería Masa kg 1
Electricidad de mediana tensión de la red Energía kWh 1.47E-3
Petróleo pesado, quemado en equipos de la refinería
Energía MJ 4.27E-2
Gas de la refinería, quemado en equipos Energía MJ 1.24E-1
Salidas
Diésel de bajo azufre, en la refinería Masa kg 1
Calor residual Energía MJ 5.30E-3
68 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 18: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel de bajo azufre en estación
de servicio (adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Diésel de bajo azufre, en la refinería Masa kg 1
Disposición de residuos sólidos municipales, 22,9% de agua, en relleno sanitario
Masa kg 1.00E-5
Disposición, lodos, 90% de agua, incineración de residuos peligrosos
Masa kg 1.70E-4
electricidad, baja tensión, de la red Energía kWh 6.70E-3
Petróleo liviano, quemado en caldera de 100 kW
Energía MJ 6.20E-4
Agua Masa kg 6.90E-4
Transporte, camión cisterna barcaza Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 4.70E2
Transporte, oleoducto, en tierra Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 5.59E-1
Transporte, carga, tren Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 3.20E-2
Transporte, camión> 16t, flota promedio Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 3.37E-2
Transporte, camión cisterna transoceánica
Transporte de bienes (Masa*distancia)
t*km 6.32E-1
Tabla A- 18: Datos entradas/salidas producción 1 kg de diésel de bajo azufre en estación
de servicio (adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Tratamiento de agua lluvia, tratamiento de agua residual clase 2
Volumen m3 8.00E-5
Salidas
Diésel de bajo azufre, promedio regional
Masa kg 1
Calor residual Energía MJ 2.41E-2
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
69
Producción de gas natural
Tabla A- 19: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de gas natural (adaptado de [54])
Flujo Propiedad12 Unidad Valor
Entradas
Dióxido de carbono Masa kg 2371.1
Energía, cinética (viento) Energía MJ 395.55
Energía, solar Energía MJ 7.51
Petróleo crudo, en el subsuelo Masa kg 1779.4
Gas natural, en el subsuelo Volumen m3 1424.6
Carbón, marrón, en el subsuelo Masa kg 1069.5
Carbón, duro, en el subsuelo Masa kg 5026.8
Carbono, materia orgánica en el suelo Masa kg 6.38E-3
Agua Área m2 85008.03
Ocupación de la tierra Área*tiempo m2*a 204.03
Transformación de la tierra Volumen m3 2.35
Energía, potencial (en hidroeléctrica) Energía MJ 114.49
Energía, en la biomasa Energía MJ 98.68
Salidas
Gas natural, estación de servicio Número de ítems Ítem(s) 1
Agua Masa kg 2.43E-03
Amoníaco Masa kg 2.27E-02
Benceno Masa kg 2.37E-12
Calor residual Energía MJ 2.74E+02
CFC-11 Masa kg 3.86E-13
CFC-113 Masa kg 3.01E-11
CFC-12 Masa kg 4.68E-10
Cloroformo Masa kg 4.34E-09
12 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2) está conformada por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3). En este caso, los procesos no se muestran, debido a que hace parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
70 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 19: Datos entradas/salidas producción de 1 kg de gas natural (adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Salidas
Dióxido de carbono, biogénico Masa kg 8.89E-02
Dióxido de carbono, fósil Masa kg 1.98E-01
Dióxido de carbono, transformación de la tierra Masa kg 2.52E-04
Disulfuro de carbono Masa kg 1.52E-04
HFC-134ª Masa kg 2.17E-06
CFC-114 Masa kg 5.38E-08
Halón 1211 Masa kg 5.60E-08
Halón 1301 Masa kg 6.29E-08
HCC-30 Masa kg 1.84E-09
HCFC-140 Masa kg 7.10E-11
HCFC-21 Masa kg 2.38E-13
HCFC-22 Masa kg 4.37E-07
Hexafluoruro de azufre Masa kg 4.14E-07
HFC-116 Masa kg 2.16E-06
HFC-152ª Masa kg 2.72E-09
HFC-23 Masa kg 7.56E-11
Metano, biogénico Masa kg 2.03E-04
Halón 1001 Masa kg 5.92E-15
CFC-12 Masa kg 4.68E-10
Metano, fósil Masa kg 4.58E-03
R-10 Masa kg 9.03E-08
R-14 Masa kg 1.94E-06
Monóxido de carbono, biogénico Masa kg 7.16E-04
Monóxido de carbono, fósil Masa kg 1.62E-03
Monóxido de dinitrógeno Masa kg 2.76E-04
NMVOC, compuestos orgánicos volátiles diferentes al metano Masa kg 1.23E-02
Óxidos de nitrógeno Masa kg 5.92E-02
Ozono Masa kg 3.99E-05
PAH, hidrocarburos aromáticos policíclicos Masa kg 1.13E-05
Partículas, < 2.5 µm Masa kg 9.84E-03
Partículas, > 10 µm Masa kg 3.80E-02
Partículas, > 2.5 µm, y < 10 µm Masa kg 2.62E-02
R-40 Masa kg 3.92E-09
Tolueno Masa kg 5.78E-06
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
71
A.4. Datos de entradas y salidas: Ciclo de vida
generación de electricidad
Tabla A- 20: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad a partir de carbón
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Ocupación de la tierra Área*tiempo m2*año 3.18E-2
Transformación de la tierra Área m2 6.44E-4
Energía potencial convertida (en el depósito- hidroeléctrica)
Energía MJ 2.13E-2
Agua Volumen m3 1.75E-1
Carbono materia orgánica en el suelo Masa Kg 1.25E-8
Carbón, café, en el subsuelo Masa Kg 7.33E-3
Carbón, duro, en el subsuelo Masa Kg 5.99E-1
Salidas
Agua Masa Kg 1.13E-04
Amoníaco Masa kg 3.32E-05
Calor residual Energía MJ 6.35
CFC-11 Masa kg 1.04E-15
CFC-113 Masa kg 5.58E-14
CFC-114 Masa kg 2.19E-10
CFC-12 Masa kg 8.43E-13
Cloroformo Masa kg 7.32E-12
Dióxido de carbono, biogénico Masa kg 6.16E-04
Dióxido de carbono, Transformación de la tierra Masa kg 1.56E-06
Dióxido de carbono, fósil Masa kg 1.02
Disulfuro de carbono Masa kg 1.36E-07
Halón 1211 Masa kg 1.11E-10
Halón 1301 Masa kg 3.66E-10
HCC-30 Masa kg 1.00E-12
HCFC-140 Masa kg 4.94E-14
HCFC-22 Masa kg 5.18E-10
Hexafluoruro de azufre Masa kg 1.74E-09
HFC-116 Masa kg 1.09E-09
HFC-134ª Masa kg 1.29E-11
HFC-152ª Masa kg 1.60E-11
HFC-23 Masa kg 2.04E-13
Metano, biogénico Masa kg 1.97E-06
Metano, fósil Masa kg 3.26E-03
Monóxido de carbono, biogénico Masa kg 3.81E-06
Monóxido de carbono, fósil Masa kg 2.38E-04
72 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Tabla A- 20: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad a partir de carbón
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Salidas
Monóxido de dinitrógeno Masa kg 1.18E-05
PAH, hidrocarburos aromáticos policíclicos Masa kg 3.09E-08
Partículas, < 2.5 µm Masa kg 5.09E-04
Partículas, > 10 µm Masa kg 1.30E-03
Partículas, > 2.5 µm, y < 10 µm Masa kg 8.24E-05
R-10 Masa kg 2.44E-10
R-14 Masa kg 9.79E-09
R-40 Masa kg 1.32E-12
Tabla A- 21: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad en hidroeléctrica
(adaptado de [54])
Flujo Propiedad13 Unidad Valor
Entradas
Disposición, aceite mineral usado, 10% de agua, incineración de residuos peligrosos
Masa kg 7.00E-7
Energía potencial convertida (en el depósito hidroeléctrica)
Energía MJ 3.79
Aceite lubricante Masa kg 7.00E-7
Ocupación, masas de agua artificiales Área*tiempo m2*a 3.50E-2
Central hidroeléctrica, embalse Número of ítems Ítem(s) 3.90E-13
Transformación de la tierra Área m2 4.60E-4
Volumen ocupado, reservorio Volumen*tiempo m3*a 0.15
El agua origen natural, uso en la turbina Volumen m3 8.1
Salidas
Dióxido de carbono, Transformación de la tierra Masa kg 1.04E-1
Electricidad hidroeléctrica Energía kWh 1
Metano, biogénico Masa Kg 1.97E-3
13 La propiedad y la unidad de flujo ítems se utiliza para agrupar varios flujos en un solo proceso. Por ejemplo, la entrada Pesticidas (Cultivo de Caña) (Tabla A- 2), está conformado por Atrazina, Diuron, Glifosato, Compuestos fenoxi y Compuestos triazina (Tabla A- 3). En este caso, los procesos no se muestran, debido a que hace parte de uno de los procesos de referencia tomados de ecoinvent 2.2., es decir que para ver su contenido debe referirse a la base de datos.
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
73
Tabla A- 22: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad mix consumidor
Bogotá (elaboración propia)
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Electricidad de carbón Energía kWh 8.30E-2
Electricidad hidroeléctrica Energía kWh 9.17E-1
Salidas
Electricidad, mix consumidor, Bogotá Energía kWh 1
Tabla A- 23: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad alto voltaje, mix
consumidor Bogotá (adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Electricidad, mix consumidor, Bogotá Energía kWh 1
Red de transmisión electricidad, voltaje medio Longitud Km 8.44E-09
Red de transmisión electricidad, larga distancia Longitud Km 3.17E-10
Salidas
Monóxido de dinitrógeno Masa Kg 5.00E-7
Electricidad, alta tensión, mezcla consumidores, red Bogotá
Energía kWh 1
Calor residual, suelo Energía MJ 1.78E--3
Calor residual, aire Energía MJ 3.40E-2
Tabla A- 24: Datos entradas/salidas producción 1 kWh de electricidad medio voltaje, mix
consumidor Bogotá (adaptado de [54])
Flujo Propiedad Unidad Valor
Entradas
Electricidad, alta tensión, mezcla consumidores, red modificada Bogotá
Energía kWh 1
Hexafluoruro de azufre, líquido Masa Kg 3.73E-08
Red de transmisión electricidad, voltaje medio Longitud Km 3.24E-08
Salidas
Electricidad, media tensión, mezcla consumidores, red Bogotá
Energía kWh 1
Calor residual, suelo Energía MJ 1.65E-2
Calor residual, aire Energía MJ 2.01E-2
Hexafluoruro de azufre Masa Kg 3.72E-08
74 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
A.5. Muestra de cálculo: Economía de combustible
En esta sección se realiza una muestra de cálculo para la obtención de la economía del
combustible por medio del balance de masa de carbono, a partir de los factores de emisión
de CO2 y CO y el contenido de carbono del combustible.
Datos requeridos:
Densidad usada en los cálculos % de Carbono en combustibles [61]
Densidad mezcla B5 873.9 g/L %C Diésel 0.861
Densidad mezcla E10 721.4 g/L %C gasolina 0.864
Densidad gas natural 0.517 g/L %C gas natural 0.998
Ejemplo 1. Bus BTR Transmilenio B5
Proceso de cálculo
1. Tomar factores de emisión de CO2 y CO de la Tabla 2-1.
Factor de emisión (g/km) CO2 CO
BTR Transmilenio B5 3428.878 248.166
2. Multiplicar la emisión por la fracción en masa de carbono en el compuesto. Sumar
los resultados del CO2 y CO y multiplicar por los inversos de la densidad y el
contenido de carbono en el combustible.
3428.878 𝑔 𝐶𝑂2
𝑘𝑚∗
12 𝑔 𝐶
44 𝑔 𝐶𝑂2= 935.15 𝑔 𝑑𝑒 𝐶/𝑘𝑚
248.166 𝑔 𝐶𝑂
𝑘𝑚∗
12 𝑔 𝐶
28 𝑔 𝐶𝑂= 106.36 𝑔 𝑑𝑒 𝐶/𝑘𝑚
(935.15 + 106.36) 𝑔 𝑑𝑒𝐶
𝑘𝑚∗
1 𝐿 𝑑𝑖é𝑠𝑒𝑙 𝐵5
873.9 𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒∗
1 𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
0.861 𝑔 𝐶
=1.38 𝐿 𝑑𝑖é𝑠𝑒𝑙 𝐵5
𝑘𝑚
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
75
3. El resultado final se registra en la Tabla 2-1 en km/volumen de combustible, así
que se debe calcular el inverso del resultado anterior.
1
1.38 𝐿 𝑑𝑖é𝑠𝑒𝑙 𝐵5/𝑘𝑚= 0.72 𝑘𝑚/𝐿
Ejemplo 2. Taxi GNV
Proceso de cálculo
1. Tomar factores de emisión de CO2 y CO de la Tabla 2-1.
Factor de emisión (g/km) CO2 CO
Taxi GNV 241 13
2. Multiplicar la emisión por la fracción en masa de carbono en el compuesto. Sumar
los resultados del CO2 y CO y multiplicar por los inversos de la densidad y el
contenido de carbono en el combustible.
241 𝑔 𝐶𝑂2
𝑘𝑚∗
12 𝑔 𝐶
44 𝑔 𝐶𝑂2= 65.72 𝑔 𝑑𝑒 𝐶/𝑘𝑚
13 𝑔 𝐶𝑂
𝑘𝑚∗
12 𝑔 𝐶
28 𝑔 𝐶𝑂= 5.57 𝑔 𝑑𝑒 𝐶/𝑘𝑚
(65.72 + 5.57) 𝑔 𝑑𝑒𝐶
𝑘𝑚∗
1 𝐿 𝐺𝑁𝑉
0.517 𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒∗
1 𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
0.998 𝑔 𝐶=
138.17 𝐿 𝐺𝑁𝑉
𝑘𝑚
3. El resultado final se registra en la Tabla 2-1 en km/volumen de combustible, así
que se debe calcular el inverso del resultado anterior.
1
138.17 𝐿 𝐺𝑁𝑉/𝑘𝑚∗
1000 𝐿
𝑚3= 7.2 𝑘𝑚/𝑚3
76 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
A.6. Muestra de cálculo: Análisis de Ciclo de Vida
Ejemplo 1
En esta sección se plasma una muestra de cálculo que indica la realización del ACV para
el gas natural en la categoría cambio climático (emisiones de CO2-eq).
1. Suma de las emisiones de cada uno de los gases efecto invernadero por etapa:
producción de la fuente energética y consumo en el vehículo.
2. Multiplicar la emisión del gas de efecto invernadero por el factor de conversión a
unidades de CO2 equivalente. El potencial de calentamiento global de los Gases
de Efecto Invernadero se muestra en la siguiente tabla:
Tabla A- 25: Potencial de calentamiento global gases efecto invernadero (kg CO2-eq/kg)
[55]
Flujo Factor Unidad
CFC-11 4750 kg CO2-eq/kg
CFC-113 6130 kg CO2-eq/kg
CFC-114 10000 kg CO2-eq/kg
CFC-115 7370 kg CO2-eq/kg
CFC-12 10900 kg CO2-eq/kg
CFC-13 14000 kg CO2-eq/kg
Cloroformo 30 kg CO2-eq/kg
CO 1.5714 kg CO2-eq/kg
CO2 1 kg CO2-eq/kg
Halón 1211 1890 kg CO2-eq/kg
Halón 1301 7140 kg CO2-eq/kg
HCC-30 8.7 kg CO2-eq/kg
HCFC-123 77 kg CO2-eq/kg
HCFC-124 609 kg CO2-eq/kg
HCFC-141b 725 kg CO2-eq/kg
HCFC-142b 2310 kg CO2-eq/kg
HCFC-21 210 kg CO2-eq/kg
HCFC-22 1810 kg CO2-eq/kg
HFC-116 12200 kg CO2-eq/kg
HFC-125 3500 kg CO2-eq/kg
HFC-134ª 1430 kg CO2-eq/kg
HFC-143ª 4470 kg CO2-eq/kg
HFC-152ª 124 kg CO2-eq/kg
HFC-23 14800 kg CO2-eq/kg
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
77
Tabla A- 25: Potencial de calentamiento global gases efecto invernadero (kg CO2-eq/kg)
[55] (continuación)
Flujo Factor Unidad
HFC-32 675 kg CO2-eq/kg
Metano 25 kg CO2-eq/kg
N2O 298 kg CO2-eq/kg
R-10 1400 kg CO2-eq/kg
R-14 7390 kg CO2-eq /kg
R-40 13 kg CO2-eq /kg
Hexafluoruro de Azufre 22800 kg CO2-eq /kg
Óxido nitroso 298 kg CO2-eq /kg
Fluoruro de nitrógeno 17200 kg CO2-eq /kg
3. Sumar las emisiones convertidas a CO2 equivalente.
4. Cálculo potencial de calentamiento global uso de gas natural
Se toman los Gases de Efecto Invernadero generados por la producción de 1 kg de gas
natural de la Tabla A- 19 y se multiplican por los factores respectivos de la Tabla A- 25,
por ejemplo: del refrigerante CFC-11 se emiten 3,86E-13 kg/kg de gas natural producido,
este valor se multiplica por el potencial de calentamiento global del CFC-11, que es 475 kg
CO2-eq /kg.
3.86 ∗ 10−13 𝑘𝑔 ∗4750𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔= 1.83 ∗ 10−9 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
De la misma manera se realiza para los demás Gases de Efecto Invernadero, de lo cual
se obtiene lo siguiente:
78 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Flujo Valor (kg/kg gas
natural) kg CO2-eq /kg gas natural
CFC-11 3.86E-13 1.83E-09
CFC-113 3.01E-11 1.84E-07
CFC-12 4.68E-10 5.10E-06
Cloroformo 4.34E-09 1.30E-07
Dióxido de carbono, biogénico 8.89E-02 8.89E-02
Dióxido de carbono, fósil 1.98E-01 1.98E-01
Dióxido de carbono, transformación de la tierra
2.52E-04 2.52E-04
HFC-134ª 2.17E-06 3.11E-03
CFC-114 5.38E-08 5.38E-04
Halón 1211 5.60E-08 1.06E-04
Halón 1301 6.29E-08 4.49E-04
HCC-30 1.84E-09 1.60E-08
HCFC-21 2.38E-13 4.99E-11
HCFC-22 4.37E-07 7.91E-04
Hexafluoruro de azufre 4.14E-07 9.44E-03
HFC-116 2.16E-06 2.64E-02
HFC-152ª 2.72E-09 3.38E-07
HFC-23 7.56E-11 1.12E-06
Metano, biogénico 2.03E-04 5.07E-03
CFC-12 4.68E-10 5.10E-06
Metano, fósil 4.58E-03 1.15E-01
R-10 9.03E-08 1.26E-04
R-14 1.94E-06 1.44E-02
Monóxido de carbono, biogénico 7.16E-04 1.13E-03
Monóxido de carbono, fósil 1.62E-03 2.54E-03
Monóxido de Dinitrógeno 2.76E-04 8.23E-02
R-40 3.92E-09 5.09E-08
Total emisiones kg CO2-eq /kg gas natural 0.548
Ahora, el total de las emisiones de CO2-eq se debe multiplicar por la economía del
combustible del vehículo. En el caso de los vehículos a gas natural se toman de la Tabla
2-1 los valores en km/m3 y se llevan a kg/km utilizando la densidad.
Por ejemplo para el Taxi GNV, tenemos:
7.2 𝑘𝑚
𝑚3∗
1 𝑚3
1000 𝐿∗
1 𝐿 𝐺𝑁𝑉
0.517 𝑔 ∗
1000 𝑔
1 𝑘𝑔=
13.9 𝑘𝑚
𝑘𝑔
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
79
Para el cálculo de las emisiones del ACV, necesitamos el valor inverso del resultado
anterior:
1
13.9 𝑘𝑚/𝑘𝑔= 0.0719 𝑘𝑔/𝑘𝑚
Economía Combustible
Vehículo Valor Unidad
Taxi GNV 0.0719 kg/km
Bus GNV 16-19 pasajeros 0.3119 kg/km
Bus GN 120 pasajeros 1.9342 kg/km
0.548 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔 𝑔𝑎𝑠 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙∗ 0.0719
𝑘𝑔 𝑔𝑎𝑠 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙
𝑘𝑚=
0.0394𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚
Del mismo modo se realiza con los demás vehículos
Emisiones GEI producción gas natural
Vehículo Valor Unidad
Taxi GNV 0.0394 kg CO2 -eq /km
Bus GNV 16-19 pasajeros 0.1709 kg CO2 -eq /km
Bus GN 120 pasajeros 1.0599 Kg CO2 -eq /km
El valor anterior corresponde a las emisiones de la producción del combustible que, para
los vehículos tomados, corresponde a gas natural.
Ahora, para las emisiones de la fase de operación se toman los factores de emisión de
CO2 y CO de la Tabla 2-1, los cuales se deben convertir de gramos a kilógramos.
80 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Emisiones operación vehículos
Vehículo CO CO2 Unidad
Taxi GNV 0.013 0.241 kg/km
Bus GNV 16-19 pasajeros 0.02012 0.272 kg/km
Bus GN 120 pasajeros 0.001785 1.889 kg/km
Posteriormente, las emisiones de CO se convierten a emisiones de CO2-eq utilizando el
factor de conversión de 1,5714 kg CO2-eq /kg de CO (Tabla A- 25).
0.013 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂
𝑘𝑚∗
1.57 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂= 0.0204 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
Emisiones GEI operación vehículos provenientes del CO
Vehículo Valor Unidad
Taxi GNV 0.0204 kg CO2 -eq /km
Bus GNV 16-19 pasajeros 0.0316 kg CO2 -eq /km
Bus GN 120 pasajeros 0.0028 Kg CO2 -eq /km
El valor obtenido se suma con las emisiones de CO2 de la operación del vehículo.
Emisiones GEI operación vehículos
Vehículo Valor Unidad
Taxi GNV 0.261 kg CO2 -eq /km
Bus GNV 16-19 pasajeros 0.304 kg CO2 -eq /km
Bus GN 120 pasajeros 1.892 Kg CO2 -eq /km
Por último, para obtener la emisión total del ciclo de vida para los Gases de Efecto
Invernadero por kilómetro recorrido en el vehículo, se suman los valores de la emisión de
la fase de producción de la fuente energética (gas natural) y la fase de operación del
vehículo. Tomando como ejemplo el taxi a gas natural, sería:
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
81
0.0394𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚+
0.261𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚=
0.301 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚
Ejemplo 2
En este ejemplo se presenta el cálculo de las emisiones generadas en la categoría cambio
climático (emisiones de CO2-eq) para la generación y el uso de la electricidad.
Se toman los Gases de Efecto Invernadero generados por la producción de 1 kWh de
electricidad de la Tabla A- 20, la Tabla A- 21, la Tabla A- 23 y la Tabla A- 24, y se multiplican
por los factores respectivos de la Tabla A- 25. Por ejemplo: del Hexafluoruro de azufre se
emiten 1.745E-09 kg/kWh por la electricidad producida a partir de carbón y 3.945E-08
kg/kWh por la electricidad transportada, ya que este es el valor total del transporte. Este
se desagrega por tipo de fuente y se debe ponderar por la contribución de la energía
hidroeléctrica, que es del 0.92, y de carbón, de 0.08. El resultado se multiplica por el
potencial de calentamiento global del Hexafluoruro de azufre, que es 22 800 kg CO2-eq
/kg.
Producción de Electricidad a partir de carbón:
(1.745𝑥10−9 )𝑘𝑔
𝑘𝑊ℎ∗
22800 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔= 3.98𝑥10−5
𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
Producción de Electricidad hidroeléctrica
No tiene aporte de hexafluoruro de azufre.
Los anteriores cálculos se realizan por separado para la producción de electricidad a partir
de carbón y la hidroeléctrica.
82 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero/producción de electricidad a partir de carbón:
Flujo Valor (kg/ de electricidad
kg CO2-eq /kWh de electricidad
CFC-11 1.04E-15 5.0E-12
CFC-113 5.58E-14 3.4E-10
CFC-114 2.19E-10 2.2E-06
CFC-12 8.43E-13 9.2E-09
Cloroformo 7.32E-12 2.2E-10
Dióxido de carbono, biogénico 6.16E-04 6.2E-04
Dióxido de carbono, transformación de la tierra
1.56E-06 1.6E-06
Dióxido de carbono, fósil 1.02E+00 1.0E+00
Disulfuro de carbono 1.36E-07
Halón 1211 1.11E-10 2.1E-07
Halón 1301 3.66E-10 2.6E-06
HCC-30 1.00E-12 8.7E-12
HCFC-140 4.94E-14
HCFC-22 5.18E-10 9.4E-07
Hexafluoruro de azufre 1.74E-09 4.0E-05
HFC-116 1.09E-09 1.3E-05
HFC-134ª 1.29E-11 1.8E-08
HFC-152ª 1.60E-11 2.0E-09
HFC-23 2.04E-13 3.0E-09
Metano, biogénico 1.97E-06 4.9E-05
Metano, fósil 3.26E-03 8.1E-02
Monóxido de carbono, biogénico 3.81E-06 6.0E-06
Monóxido de carbono, fósil 2.38E-04 3.7E-04
Monóxido de Dinitrógeno 1.18E-05 3.5E-03
R-10 2.44E-10 3.4E-07
R-14 9.79E-09 7.2E-05
R-40 1.32E-12 1.7E-11
Total emisiones kg CO2-eq /kWh producción de electricidad a partir de carbón
1.1
El resultado se debe ponderar por la contribución de la energía eléctrica a la red, que es
del 8 % para el carbón:
1.1 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ∗ 0.08 = 8.82𝑥10−2
𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
83
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero/producción de electricidad hidroeléctrica:
Flujo Valor (kg/ de electricidad
kg CO2-eq /kWh de electricidad
Dióxido de carbono, transformación de la tierra
0.10404 0.104
Metano, biogénico 0.00197 0.049
Total emisiones kg CO2-eq /kWh producción de electricidad hidroeléctrica
0.153
El resultado se debe ponderar por la contribución de la energía eléctrica a la red, que es
del 92 % para la hidrogeneración:
0.153 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ∗ 0.92 = 1.41𝑥10−1
𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
Emisiones de Gases de Efecto Invernadero/transporte y distribución de electricidad:
Flujo Valor (kg/ de electricidad
kg CO2-eq /kWh de electricidad
Hexafluoruro de azufre 3.94E-08 8.99E-04
Monóxido de Dinitrógeno 5.00E-06 1.49E-03
Total emisiones kg CO2-eq /kWh transporte y distribución de electricidad
2.39E-03
Retomando el ejemplo del hexafluoruro de azufre:
Transporte y distribución de electricidad a partir de carbón:
(0.08 ∗ 3.945x10−8 )𝑘𝑔
𝑘𝑊ℎ∗
22800 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔= 7.20x10−5
𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
Transporte y distribución de electricidad hidroeléctrica:
(0.92 ∗ 3.94510−8 )𝑘𝑔
𝑘𝑊ℎ∗
22800 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑔= 8.28x10−4
𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
84 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Al sumar los resultados se obtiene:
Hidroeléctrica 2.20E-03 kg CO2-eq /kWh transporte y distribución de electricidad
A partir de carbón 1.91E-04 kg CO2-eq /kWh transporte y distribución de electricidad
Al sumar por separado los resultados para la generación de electricidad hidroeléctrica y a
partir de carbón se tiene que:
Hidroeléctrica 9.04E-02 kg CO2-eq /kWh de electricidad
A partir de carbón 1.41E-01 kg CO2-eq /kWh de electricidad
Ahora, el total de las emisiones de CO2-eq se debe multiplicar por la economía del
combustible del vehículo. En el caso de los vehículos eléctricos, estos son los valores de
la Tabla 2-1, que se encuentran en km/kWh y se pasan a kWh/km.
Economía del Combustible
Vehículo Valor Unidad
Automóvil eléctrico 0.2 kWh/km
BTR TransMilenio Eléctrico 2.14 kWh/km
Tomando como muestra el automóvil eléctrico:
Aporte de energía a partir de carbón:
9.04x10−2𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ∗ 0.2
𝑘𝑊ℎ
𝑘𝑚=
0.03513𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚
Aporte de energía hidroeléctrica:
1.41x10−1𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ∗ 0.2
𝑘𝑊ℎ
𝑘𝑚=
0,0282𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚
Anexo A. Descripción datos entradas y salidas para el Análisis de Ciclo de
Vida
85
Del mismo modo, se realiza con BTR TransMilenio Eléctrico:
Emisiones de GEI producción electricidad
Vehículo Energía a partir de carbón
Energía hidroeléctrica
Unidad
Automóvil eléctrico 1.81E-02 2.82E-02 kg CO2-eq /km
BTR TransMilenio Eléctrico 1.93E-01 3.02E-01 kg CO2-eq /km
El valor anterior corresponde a las emisiones de la producción de la fuente energética, que
para los vehículos tomados, es la electricidad. Ahora, las emisiones de la fase de
operación, como se muestra en la Tabla 2-1, no se generan. Por tanto, las emisiones de
kg CO2-eq /km corresponden a la suma de la contribución por generación de energía
eléctrica hidráulica y a partir de carbón, mostradas a continuación para el automóvil
eléctrico:
0.0181𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚+
0.0282𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚=
0.046 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞
𝑘𝑚
Emisiones GEI/electricidad consumida por el vehículo
Vehículo Valor Unidad
Automóvil eléctrico 0.046 kg CO2-eq /km
BTR TransMilenio Eléctrico 0.50 kg CO2-eq /km
B. Anexo: Módulos para la producción de combustibles fósiles y electricidad en OpenLCA®
Los datos de inventario para el módulo de producción de gasolina, diésel, gas natural y
electricidad se toman de la base datos ecoinvent 2.2 [54].
En esta sección se hace una comparación entre las emisiones de CO2-eq utilizando los
datos de inventario de la producción de gasolina y diésel para Europa, y las reportadas en
Colombia por Ecopetrol S.A. [56].
Adicionalmente, se realiza una comparación entre las emisiones de CO2-eq del mix de
generación de electricidad de Brasil y el modulo adaptado para Colombia en OpenLCA®.
B.1. Comparación de resultados de la producción de
combustibles fósiles en Europa y Colombia
Categorías de impacto:
Cambio climático - Potencial de Calentamiento Global (GWP)
Método de evaluación de impactos: IPCC 2007
Se encuentra que las emisiones de la producción de gasolina y diésel en Colombia son
similares a las del proceso creado como referencia para Europa, cuyos datos fueron
descargados de ecoinvent 2.2. Las emisiones de Colombia fueron inferiores a las de la
refinería creada como promedio de Europa (Figura B- 1): alrededor de un 12 % para la
gasolina y 18 % para el diésel.
En este caso se debe considerar que la mayor contribución a las emisiones de CO2-eq
ocurre en la fase de operación del vehículo. Por ende, los factores de emisión de esta fase
88 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
tendrán una mayor repercusión sobre el resultado final que las emisiones en la etapa de
producción del combustible fósil.
Figura B- 1: Potencial de Calentamiento Global (GWP 100ª) (kg CO2-eq /kg) / producción
de combustibles fósiles (gasolina y diésel) Europa y Colombia. (Fuente: esta investigación).
Los datos de Colombia son reportados por Ecopetrol S.A [56].
B.2. Creación de un mix eléctrico para Colombia
Generación de energía eléctrica en Colombia
En el reporte mensual de junio de 2014 de generación de energía eléctrica en Colombia,
se indica que en el país se registró una capacidad total instalada de 14 619.7 MW en la
producción de energía eléctrica (Subdirección de Energía Eléctrica, 2014) [57]; la
contribución por tipo de tecnología se muestra en la Tabla B-1. Por parte de los agentes
distribuidores, se encuentra que Empresas Públicas de Medellín (EPM) tiene la mayor
participación en el mercado con cerca del 22.2 %, seguida por Emgesa con 20.6 % e
Isagen con 14.9 %; el porcentaje restante está distribuido entre otros actores como
Gecelca, AES Chivor, EPSA y Celsia [57].
0.60
0.69
0.41
0.50
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Gasolina Colombia
Gasolina, bajo azufre, Europa
Diésel Colombia
Diésel bajo azufre, Europa
kg CO2 eq/kg
Anexo B. Módulos para la producción combustibles fósiles y electricidad en
OpenLCA
89
De modo particular se observa que la región conformada por Bogotá D.C., Cundinamarca,
Guaviare y Meta tiene una contribución del 92 % (2 480.2 MW) de energía hidráulica y un
8 % de energía térmica a carbón (225 MW).
Tabla B- 1: Capacidad instalada por tecnología [57].
Tecnología Potencia (MW)
Hidráulica 9913.1
Térmica gas 3909.8
Térmica carbón 701
Biomasa 52.8
Otras 43
Total 14619.7
Por otro lado, con respecto a las emisiones de Gases de Efecto Invernadero, la
Subdirección de Energía Eléctrica (2014) [57] muestra los siguientes datos:
Tabla B- 2: Emisiones GEI/generación eléctrica en Colombia (CO2 equivalente) [57].
Tipo de planta
Energía Neta Generada (MWh)
Consumo de Combustible (MMBTU)
Emisiones (ton. CO2/mes)
Factor emisión (kg CO2 -eq/ kWh)
Gas Natural 1 293 500 11 035 500 641 547 0.4960
Carbón 492 300 4 557 100 467 613 0.9499
Combustóleo (FO6)
8 200
3100
6101
0.7440
ACPM (FO2) 73900 0
Agua 3 082 900 0 0 0
Otras 351 800 0 0 0
Total 5 228 700 15 669 600 1 115 261 0.2133
Energía Neta Generada (MWh/mes) 5 228 700.0
Emisiones Generadas (ton CO2/mes) 1 115 261.0
Factor de Emisión (ton CO2/MWh) 0.2133
Como se puede observar en la tabla anterior, el factor de emisión está basado en las
emisiones asociadas a la quema de combustibles y no se tienen en cuenta las emisiones
asociadas a los embalses. En este aspecto se debe destacar que la generación de energía
hidroeléctrica posee emisiones de Gases de Efecto Invernadero, principalmente por el
90 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
cambio de usos del suelo para la creación del embalse y la producción de metano de origen
biogénico dentro del reservorio [64]–[67]; estas emisiones son consideradas dentro de la
base de datos ecoinvent 2.2.
Sistema interconectado brasileño
Según Dale et al. (2013) [68], en Brasil el 64.6 % de la electricidad es generada por plantas
hidroeléctricas; las centrales térmicas, principalmente de gas natural, carbón, fisión nuclear
y biomasa, representan el 28 %; y el porcentaje restante (6 % aproximadamente) es
importado, principalmente de Paraguay.
En la siguiente tabla se muestra el porcentaje de contribución por tipo de fuente a la
generación de electricidad en el sistema interconectado brasileño.
Tabla B- 3: Contribución por fuente a la generación de electricidad en el sistema interconectado brasileño [69].
Fuente Porcentaje*
Biomasa 8.76 %
Eólica 2.72 %
Fósil Carbón Mineral 2.58 %
Fósil Gas natural 9.02 %
Fósil Derivados de petróleo 6.42 %
Fósil otros 0.11 %
Hídrica 63.10 %
Nuclear 1.43 %
Solar 0.01 %
Importaciones 5.86 %
*Producción total de energía: 139 408.33 GWh
Finalmente, se debe mencionar que en la base de datos ecoinvent 2.2 se encuentra un
módulo para la producción de electricidad en Brasil, el cual puede ser adaptado y
modificado a las condiciones de Colombia.
Anexo B. Módulos para la producción combustibles fósiles y electricidad en
OpenLCA
91
Creación de un mix eléctrico para Colombia en OpenLCA®
Teniendo en cuenta los datos de la Subdirección de Energía Eléctrica (2014) [57], se crean
dos procesos para la generación de electricidad en Colombia. Los datos para la producción
de energía eléctrica según tipo de fuente se resumen a continuación.
- El primero toma los procesos de ecoinvent 2.2 de Brasil y se introducen las
contribuciones según el tipo de fuente para Colombia. A los procesos para los
cuales no se tenga información se les asigna el valor de cero. En el caso de la
cogeneración con bagazo de caña, se toma el proceso ya creado para la
producción de etanol en Colombia, donde la electricidad que es vendida a la red
está como subproducto.
- El segundo proceso se crea únicamente para la generación de electricidad en
Bogotá, por tanto este solo asigna valores a la generación hidroeléctrica y a la
generación térmica con carbón.
Mix eléctrico para Colombia y Bogotá usando OpenLCA
Se utiliza como herramienta de cálculo el software OpenLCA versión 1.4: los datos de
inventario son tomados de la Subdirección de Energía Eléctrica (2014) [57] y la base de
datos ecoinvent 2.2.
Unidad funcional:
𝑘𝑔 𝐶𝑂2 𝑒𝑞 ó 𝑀𝐽 𝑒𝑞
𝑘𝑊ℎ
Categorías de impacto:
Cambio climático - Potencial de Calentamiento Global (GWP)
Consumo Energético - Cumulative Energy Demand
Método de evaluación de impactos: IPCC 2007 y Cumulative Energy Demand
Comparación de resultados de mix eléctrico para Colombia en OpenLCA
El factor de emisión de kg CO2-eq/ kWh promedio hallado para Colombia (0.3294) es un
57.9 % superior al de Brasil (0.2086); con respecto a la producción de electricidad para
Bogotá (0.2303), el factor es inferior al promedio nacional en un 30.1 %. Estos resultados
también se contrastan con el factor de emisión reportado para Colombia por la
92 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Subdirección de Energía Eléctrica (2014) [57] de 0.2133 kg CO2 -eq/ kWh, el cual es más
cercano al de Brasil, con una desviación del -2.2 %. Pese a esta semejanza, se debe
recordar que el factor de Colombia no tiene en cuenta las emisiones de Gases de Efecto
Invernadero en la producción hidroeléctrica.
En relación a la Demanda Acumulada de Energía, se obtiene un comportamiento análogo
al potencial de calentamiento global, donde el mix eléctrico modificado con datos de
Colombia tiene un consumo de energía mayor, 29.6 % superior al de Brasil, y la del mix
eléctrico para Bogotá es más cercano, con una diferencia del 3.2 %.
Los resultados anteriores se pueden observar en las siguientes gráficas. Se debe recordar
que la agrupación otras está conformada, entre otros, por la generación con biomasa y
energía eólica.
Figura B- 2: Demanda Acumulada de Energía (MJ eq/ kWh), mix eléctrico para
Colombia, Bogotá y Brasil. (Fuente: esta investigación)
6.21
4.51
4.37
0.0 2.0 4.0 6.0
Colombia
Bogotá
Brasil
MJ eq/kWh
Anexo B. Módulos para la producción combustibles fósiles y electricidad en
OpenLCA
93
Figura B- 3: Factor de emisión (kg CO2-eq/ kWh) mix eléctrico para Colombia, Bogotá y
Brasil. (Fuente: esta investigación)
0.10
0.14
0.13
0.05
0.09
0.02
0.17
0.03
1.7E-03
0.03
0.21
0 0.1 0.2 0.3
Colombia
Bogotá
Colombia UPME 2014
Brasil
kg CO2-eq/ kWh
Electricidad hidroeléctrica Electricidad termoeléctrica carbón
Electricidad gas natural Otras
Factor emisión UPME 2013
C. Anexo: Composición de la flota vehicular para el transporte de pasajeros en Bogotá
En la caracterización de la flota vehicular para el transporte de pasajeros de Bogotá se
tuvo en cuenta el año modelo, el tipo de combustible y la marca. Los vehículos fueron
clasificados en tres grupos: vehículos livianos (motocicletas, automóviles y taxis),
medianos (microbuses) y pesados (busetas, buses tradicionales y articulados de
TransMilenio).
C.1. Vehículos livianos
Motocicletas
Las motocicletas activas registradas en la ciudad son 422 308, de las cuales el 1.4 % es
de servicio oficial y el 98.6 %, de servicio particular. Se encuentran registros desde 1942,
sin embargo, se observa un pico de registros a partir del año 2006, por lo que el 85.5 % de
las motocicletas activas corresponden a registros posteriores a este año. En la siguiente
gráfica se muestran los registros a partir del año 2000.
Figura C-1: Número de motocicletas según el año modelo desde el año 2000 (Fuente: esta investigación).
1
10
100
1,000
10,000
100,000
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Un
ida
de
s
Año
96 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Con respecto al tipo de combustible usado, predomina la gasolina con el 99.96 % (Figura
C-2).
Figura C-2: Tipo de combustible usado por las motocicletas según el año modelo (Fuente: esta investigación).
Se encuentran seis marcas, con el 85.3 % de la flota de motocicletas en la ciudad. La
distribución de estas marcas por año modelo se muestran en la siguiente gráfica.
Figura C-3: Marcas representativas de motocicletas según el año modelo (Fuente: esta investigación).
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Un
idad
es
Año Modelo
Diésel Electricidad Gasolina
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año Modelo
Un
ida
de
s
Bajaj Akt Auteco Bajaj Yamaha Honda United Motors Suzuki
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 97
Predominan las cilindradas menores a 150 cm3 (67.3 %), mientras que los mayores a 150
cm3 corresponden al 32.7 %. En la siguiente gráfica se muestran las cilindradas de las
motocicletas a partir del año 2000.
Figura C-4: Distribución del cilindrada en motocicletas según el año modelo (Fuente: esta investigación).
Debido a que en Bogotá a partir de junio de 2012 se prohibió matricular motocicletas de 2
tiempos, en el presente estudio se consideraron las motocicletas de 4 tiempos únicamente,
aunque en la base de datos proporcionada por el registro distrital automotor no se hace
distinción entre motocicletas 2T o 4T. Para evaluar las emisiones en la fase de operación
y consumo de combustible de este tipo de vehículos, se tuvieron en cuenta las marcas de
motocicletas más representativas de la ciudad (Bajaj, Akt, Yamaha y Honda), las cuales
corresponden a las marcas evaluadas por el Grupo de Investigación en Biocombustibles,
Energía, y Protección del Medio Ambiente, del Departamento de Ingeniería Mecánica de
la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, a cuyos datos se tuvo acceso.
Automóviles
A diciembre de 2014 se halla un total de 1 077 306 automóviles activos en Bogotá, con
registros desde 1906. El 63 % corresponde a modelos de 2011 en adelante; el 8.4 %, a
modelos entre 2004 y 2010; el 13.4 %, a modelos entre 1990 y 1997; y el 15 %, a modelos
anteriores a 1990. Los automóviles se clasifican por tipo de servicio: particular (94.9 %),
público (4.9 %) y oficial (0.2 %). En este caso los automóviles públicos se refieren a taxis.
1
10
100
1,000
10,000
100,0002000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Año Modelo
Un
idd
ad
es
<=150 c.c. 150-750 c.c. >750 c.c.
98 Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
El 99.3 % de los vehículos opera con gasolina, el 0.6 % opera con gas-gasolina y el
porcentaje restante se distribuye entre diésel, electricidad y gas natural vehicular (GNV).
Se debe mencionar que la ciudad cuenta con 43 taxis eléctricos modelo 2012.
Figura C-5: Tipo de combustible de los automóviles según el año modelo (Fuente: esta
investigación).
- Automóvil Particular
Figura C-6: Número de automóviles particulares según el año modelo desde el año 1990 (Fuente: esta investigación).
La siguiente gráfica muestra la distribución de los automóviles particulares según el año
del modelo.
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Diésel Electricidad Gas - Gasolina GNV Gasolina
100
10,100
20,100
30,100
40,100
50,100
60,100
70,100
80,100
90,100
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
Un
idad
es
Año Modeo
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 99
Figura C-7: Distribución de automóviles particulares según el año modelo (Fuente: esta investigación).
El 99.9 % de los automóviles particulares opera con gasolina, el porcentaje restante se
distribuye entre diésel, electricidad, gas-gasolina y gas natural vehicular.
Figura C-8: Distribución de automóviles particulares según el tipo de combustible por año modelo (Fuente: esta investigación).
El 47.1 % de los automóviles son de cilindrada menor a 1400 cm3, de los cuales el 91.3 %
corresponde a automóviles particulares.
15.6 %
14.1 %
8.4 %
38.1 %
23.7 %
61.9 %
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Gas - Gasolina GNV Gasolina
10
0
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura C-9: Distribución de automóviles particulares con cilindrada menor a 1400 cm3 según el tipo de combustible por año del modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-10: Distribución de automóviles particulares con cilindrada mayor a 1400 cm3 según el tipo de combustible por año del modelo (Fuente: esta investigación).
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Etanol Gas - Gasolina GNV Gasolina
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Etanol Gas - Gasolina GNV Gasolina
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 101
Figura C-11: Distribución de automóviles particulares con cilindrada menor a 1400 cm3 según marca por año del modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-12: Distribución de automóviles particulares con cilindrada mayor a 1400 cm3 según marca por año del modelo (Fuente: esta investigación).
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Renault Hyundai Kia Mazda Volkswagen Otras
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Renault Mazda Volkswagen Nissan Ford Hyundai Kia Otras
10
2
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
1.1 Automóvil Público
La siguiente gráfica muestra la distribución de los automóviles públicos según el año del
modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-13: Distribución de automóviles públicos según el año del modelo (Fuente: esta investigación).
El 87.8 % de los automóviles de servicio público (taxis) opera con gasolina, el 11.9 % opera
con gas-gasolina y el porcentaje restante se distribuye entre diésel, electricidad y gas
natural vehicular.
Figura C-14: Distribución de automóviles públicos según el tipo de combustible por año
del modelo (Fuente: esta investigación).
2.0 %
0.9 %
8.2 %
61.5 %
27.3 %
88.9 %
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Gas - Gasolina GNV Gasolina
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 103
Figura C-15: Distribución de automóviles públicos con cilindrada menor a 1400 cm3 según el tipo de combustible por año del modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-16: Distribución de automóviles públicos con cilindrada mayor a 1400 cm3 según el tipo de combustible por año del modelo (Fuente: esta investigación).
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Etanol Gas - Gasolina GNV Gasolina
1
10
100
1,000
10,000
1906-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Un
ida
de
s
Diésel Electricidad Etanol Gas - Gasolina GNV Gasolina
10
4
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura C-17: Distribución de automóviles públicos con cilindrada menor a 1400 cm3 según marca por año del modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-18: Distribución de automóviles públicos con cilindrada mayor a 1400 cm3 según
marca por año del modelo (Fuente: esta investigación).
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Hyundai Kia Chevrolet Renault Mazda Otras
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1942-1989 1990-1997 1998-2003 2004-2010 2011-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Hyundai Kia Daewoo Chevrolet Otras
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 105
En el presente estudio el consumo de combustible de los automóviles particulares y
públicos fue calculado mediante el balance de masa de carbono (Anexo A, sección A-5),
mientras que los factores de emisión para operación de estos vehículos se toman del Plan
Decenal de Descontaminación del Aire de Bogotá [60].
C.2. Buses transporte de pasajeros
En esta categoría se clasifican los vehículos de transporte de pasajeros denominados
microbuses, busetas, buses, articulados y biarticulados.
Microbuses
En total los microbuses activos registrados en la ciudad son 12 188, de los cuales el 1.4 %
es de servicio oficial; el 70 %, de servicio público; y el 28.5 %, de servicio particular. Se
encuentran registros desde 1946, sin embargo, se observa un pico de registros a partir del
año 1990, por lo cual, el 40.8 % y el 41 % de los microbuses activos corresponden a
registros entre los años 1990-1999 y 2000-2010, respectivamente. Se encuentra una
composición semejante para los microbuses de servicio público respecto a los años de los
modelos activos: 43.5 % (1990-1999) y 50.3 % (2000-2010). En la siguiente gráfica se
muestra la distribución de los registros a partir del año 1990.
Figura C-19: Número de microbuses según el año del modelo desde el año 1990 (Fuente:
esta investigación).
0
200
400
600
800
1000
1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 2014
Un
ida
de
s
Año modelo
10
6
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Con respecto al tipo de combustible usado, en los vehículos de servicio particular
predomina la gasolina con el 83.5 % y el diésel con el 16.7 %, mientras que para el servicio
público predomina el combustible diésel con el 64.9 %, seguido de la gasolina con el 33.7
%. En ambos casos el porcentaje restante se distribuye en gas - gasolina y gas natural
vehicular.
Las marcas más representativas de los microbuses de servicio público son Chevrolet,
Daihatsu, Hyundai, Nissan y Mitsubishi, las cuales abarcan el 82 % de esta flota. Por otra
parte, las marcas más frecuentes para los vehículos de servicio particular son Chevrolet,
Austin, Hyundai, Nissan, Mitsubishi y Volkswagen, con el 65.9 % de la flota.
Figura C-20: Distribución de microbuses de servicio público según marca por el año modelo (Fuente: esta investigación).
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1946-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Daihatsu Hyundai Nissan Mitsubishi Otras
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 107
Figura C-21: Distribución de microbuses de servicio particular según marca por el año modelo (Fuente: esta investigación).
Busetas
El total de busetas activas registradas en la ciudad es de 3 555, de las cuales el 3.1 % es
de servicio oficial, el 81.6 %, de servicio público y el 15.3 %, de servicio particular. Se
encuentran registros desde 1936, sin embargo, se observa un pico de registros a partir del
año 1990, por lo cual el 28.6 % y el 52.2 % corresponden a los registros entre los años
1990-1999 y 2000-2010, respectivamente. Se encuentra una composición semejante para
los microbuses de servicio público respecto a los años de los modelos activos: 31.7 %
(1990-1999) y 56.6 % (2000-2010). En la siguiente gráfica se muestra la distribución de los
registros a partir del año 1990.
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1946-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Austin Hyundai Nissan Mitsubishi Volkswagen Otras
10
8
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Figura C-22: Número de busetas según año del modelo desde el año 1990 (Fuente: esta
investigación).
Con respecto al tipo de combustible usado en las busetas de servicio particular, predomina
la gasolina con el 79.1 % y el diésel con el 20.7 %; mientras que para el servicio público
predomina el combustible diésel con el 86.5 %, seguido de la gasolina con el 13 %. En
ambos casos el porcentaje restante se distribuye en gas - gasolina y gas natural vehicular.
Las marcas más representativas de los microbuses de servicio público son Chevrolet,
Daihatsu, Hyundai, Dodge y Mitsubishi, las cuales abarcan el 84 % de esta flota. Por otra
parte, las marcas más frecuentes para los microbuses de servicio particular son Chevrolet,
Dodge, Avia, Nissan, Mitsubishi y Hyundai, con el 75.2 %.
0
100
200
300
400
500
1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 2014
Un
ida
de
s
Año modelo
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 109
Figura C-23: Distribución de busetas de servicio público según marca por el año del
modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-24: Distribución de busetas de servicio particular según marca por el año del modelo (Fuente: esta investigación).
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1936-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Daihatsu Hyundai Dodge Mitsubishi Otras
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1936-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Chevrolet Dodge Avia Nissan Mitsubishi Hyundai Otras
11
0
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Buses
En total los buses activos registrados en la ciudad son 13 840, de los cuales el 1.6 %
es de servicio oficial, el 82.9 %, de servicio público y el 15.5 %, de servicio particular.
Se encuentran registros desde 1945, sin embargo, se observa un pico de registros a
partir del año 2000, por lo que el 40.4 % y el 27.0 % de los buses activos corresponden
a registros entre los años 2000-2010 y 2013-2014, respectivamente. Se encuentra una
composición semejante para los buses de servicio público respecto a los años de los
modelos activos: 43.5 % (1990-1999) y 50.3 % (2000-2010). Adicionalmente, se
encuentra que un 22.6 % de los registros corresponden a años anteriores a 1990, sin
embargo, estos son en su mayoría de servicio particular (74.7 %). En la siguiente
gráfica se muestra la distribución de los registros a partir del año 2000.
Figura C-25: Número de buses según el año del modelo desde el año 2000
(Fuente: esta investigación).
Con respecto al tipo de combustible usado, en los vehículos de servicio particular
predomina la gasolina con el 80.9 %, y el diésel con el 19 %; mientras que para el servicio
público predomina el combustible diésel con el 88.7 %, seguido de la gasolina con el 9.6
%. Se hallan también 199 vehículos híbridos registrados con año modelo 2014 (diésel –
eléctrico). El porcentaje restante se distribuye en gas - gasolina y gas natural vehicular.
Las marcas más representativas de los microbuses de servicio público son Mercedes
Benz, Chevrolet, Volvo, Agrale y Volkswagen, las cuales abarcan el 78 % de esta flota. Por
otra parte, para los microbuses de servicio particular las marcas más frecuentes son
Chevrolet, Ford, Dodge, International y Mercury, con el 80.4 %.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Un
ida
de
s
Año Modelo
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 111
Figura C-26: Distribución de buses de servicio público según marca por año del modelo (Fuente: esta investigación).
Figura C-27: Distribución de buses de servicio particular según marca por año del modelo
(Fuente: esta investigación).
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1936-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Mercedes Benz Chevrolet Volvo Agrale Volkswagen
0 %
20 %
40 %
60 %
80 %
100 %
1936-1989 1990-1999 2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Mercedes Benz Chevrolet Ford Dodge Mercury International Otras
11
2
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Buses articulados TransMilenio
Los buses articulados activos registrados en la ciudad son 1 362, los cuales están
dedicados al servicio público en su totalidad, y se encuentran registros desde el 2001, que
corresponde al año de la entrada en operación del sistema. El 34.9 % de la flota es del año
modelo 2001, y adicionalmente, el 54.9 % de los buses corresponde a registros entre los
años 2004 y 2010. En la siguiente gráfica se muestra la distribución del número de
unidades registradas a partir del año 2001.
Figura C-28: Número de buses articulados TransMilenio según el año del modelo desde
el año 2001 (Fuente: esta investigación).
El 99.9% de los buses articulados de servicio público utilizan combustible diésel; el
porcentaje restante corresponde al registro de un vehículo a gas natural del año 2002.
Las marcas representativas de los articulados de TransMilenio son Volvo (59 %), Mercedes
Benz (24 %) y Scania (17 %). En la siguiente gráfica se muestra la distribución de las
marcas según el año del modelo.
476
6 14
92
158 146181
6
165
3680
20
100
200
300
400
500
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2009
2010
2011
2012
2013
Un
ida
de
s
Año Modelo
Anexo C. Composición flota vehicular transporte de pasajeros en Bogotá 113
Figura C-29: Distribución de la flota de buses articulados TransMilenio según marca por año modelo (Fuente: esta investigación).
Para las emisiones de la fase de operación y consumo de combustible de los buses
articulados de TransMilenio se usaron los datos proporcionados por el Grupo de
Investigación en Biocombustibles, Energía, y Protección del Medio Ambiente, del
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Universidad Nacional de
Colombia, sede Bogotá.
En el caso de los vehículos de transporte público tradicionales (buses, busetas,
microbuses), los factores de emisión considerados para la fase de operación fueron
tomados del Plan Decenal de Descontaminación del Aire de Bogotá [60], mientras que el
consumo de combustible fue calculado mediante el balance de masa de carbono (Anexo
A, sección A-5).
0 %
50 %
100 %
2000-2010 2011-2012 2013-2014
Año modelo
Po
rcen
taje
Volvo Mercedes Benz Scania
Bibliografía
[1] International Organisation for Standarisation (ISO), “NTC-ISO 14040 Gestión ambiental. Análisis del ciclo de vida. Principios y marco de referencia.” Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC), Bogotá D.C., 2007.
[2] E. Gnansounou, A. Dauriat, J. Villegas, y L. Panichelli, “Life cycle assessment of biofuels: Energy and greenhouse gas balances,” Bioresour. Technol., vol. 100, nro. 21, pp. 4919–4930, 2009.
[3] E. I. Wiloso y R. Heijungs, “Key Issues in Conducting Life Cycle Assessment of Bio-based Renewable Energy Sources,” en Life Cycle Assessment of Renewable Energy Sources, A. Singh, D. Pant, y S. I. Olsen, Eds. London: Springer London, 2013, pp. 13–36.
[4] IEA, “World outlook, Resumen ejecutivo- Spanish translation,” 2013.
[5] DNP, “Documento Conpes 3700, Estrategia institucional para la articulación de políticas y acciones en materia de cambio climático en Colombia,” Bogotá D.C., 2011.
[6] CEPAL División de Desarrollo Sostenible y Asentamientos Humanos, “Panorama del cambio climático en Colombia,” Medio Ambient. y Desarro., nro. 146, p. 103, 2013.
[7] J. M. Bergthorson y M. J. Thomson, “A review of the combustion and emissions properties of advanced biofuels and their impact on existing and future engines,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 42, pp. 1–46, 2014.
[8] F. L. Dryer, “Chemical kinetic and combustion characteristics of transportation fuels,” Proc. Combust. Inst., vol. 35, nro. 1, pp. 117–144, 2015.
[9] G. T. Kalghatgi, “Developments in internal combustion engines and implications for combustion science and future transport fuels,” Proc. Combust. Inst., vol. 35, nro. 1, pp. 101–115, 2014.
[10] I. Dinçer y C. Zamfirescu, “Life-Cycle Assessment,” en Sustainable Energy Systems and Applications, Springer, Ed. New York, 2011, pp. 663–700.
[11] ISO, “ISO 14040: Environmental Management —Life Cycle Assessment— Principles and Framework.” ISO, Ginebra, 2006.
[12] K. Aguirre, L. Eisenhardt, C. Lim, B. Nelson, A. Norring, P. Slowik, y N. Tu, “Lifecycle Analysis Comparison of a Battery Electric Vehicle and a Conventional Gasoline Vehicle,” 2012.
[13] R. Faria, P. Marques, P. Moura, F. Freire, J. Delgado, y A. T. de Almeida, “Impact of the electricity mix and use profile in the life-cycle assessment of electric vehicles,”
11
6
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 24, pp. 271–287, Aug. 2013.
[14] L. Gao y Z. C. Winfield, “Life cycle assessment of environmental and economic impacts of advanced vehicles,” Energies, vol. 5, nro. 12, pp. 605–620, Mar. 2012.
[15] J. A. García Sánchez, J. M. López Martínez, J. Lumbreras Martín, M. N. Flores Holgado, y H. Aguilar Morales, “Impact of Spanish electricity mix, over the period 2008–2030, on the Life Cycle energy consumption and GHG emissions of Electric, Hybrid Diesel-Electric, Fuel Cell Hybrid and Diesel Bus of the Madrid Transportation System,” Energy Convers. Manag., vol. 74, pp. 332–343, Oct. 2013.
[16] H. Ma, F. Balthasar, N. Tait, X. Riera-Palou, y A. Harrison, “A new comparison between the life cycle greenhouse gas emissions of battery electric vehicles and internal combustion vehicles,” Energy Policy, vol. 44, pp. 160–173, May 2012.
[17] M. Messagie, F.-S. Boureima, T. Coosemans, C. Macharis, y J. Mierlo, “A Range-Based Vehicle Life Cycle Assessment Incorporating Variability in the Environmental Assessment of Different Vehicle Technologies and Fuels,” Energies, vol. 7, nro. 3, pp. 1467–1482, Mar. 2014.
[18] F. Cherubini, N. D. Bird, A. Cowie, G. Jungmeier, B. Schlamadinger, and S. Woess-Gallasch, “Energy- and greenhouse gas-based LCA of biofuel and bioenergy systems: Key issues, ranges and recommendations,” Resour. Conserv. Recycl., vol. 53, pp. 434–447, 2009.
[19] E. Furuholt, “Life cycle assessment of gasoline and diesel,” Resour. Conserv. Recycl., vol. 14, nro. November 1992, pp. 251–263, 1995.
[20] E. D. Larson, “A review of life-cycle analysis studies on liquid biofuel systems for the transport sector,” Energy Sustain. Dev., vol. 10, nro. 2, pp. 109–126, 2006.
[21] M. Valencia, “Assessment of greenhouse gases emissions associated to Colombian Biofuels Lifecycle,” Universidad Nacional de Colombia sede Manizales, 2012.
[22] CUE, “‘Evaluación del ciclo de vida de la cadena de producción de biocombustibles en Colombia’. Capitulo II : Estudio ACV – Impacto Ambiental,” en Evaluación del ciclo de vida de la cadena de producción de biocombustibles en Colombia, Medellín: BID, Banco Interamericano de Desarrollo Mmec, Ministerio de Minas y Energia, República de Colombia, 2012, p. 203.
[23] É. Geraldes, H. Acevedo, y F. Freire, “Greenhouse gas intensity of palm oil produced in Colombia addressing alternative land use change and fertilization scenarios,” Appl. Energy, vol. 114, pp. 958–967, Feb. 2013.
[24] R. Buitrago y L. C. Belalcázar, “Análisis del ciclo de vida para la producción de bioetanol en Colombia por medio de OpenLCA,” épsilon, nro. 21, pp. 145–156, 2013.
[25] O. Sánchez, C. A. Cardona, y D. Sánchez, “Análisis de Ciclo de Vida,” Rev. Univ. EAFIT, vol. 43, nro. 146, pp. 59–79, 2007.
[26] J. F. Saavedra y O. R. Vargas, “Estimación del impacto ambiental del cultivo de caña de azúcar utilizando la metodología del Análisis del Ciclo de Vida (ACV),” Rev. Ing. Univ. los Andes, vol. 12, pp. 61–67, 2000.
[27] T. Deng y J. D. Nelson, “Recent Developments in Bus Rapid Transit: A Review of the Literature,” Transp. Rev., vol. 31, nro. 1, pp. 69–96, Ene. 2011.
Bibliografía 117
[28] D. Hidalgo y L. Gutiérrez, “BRT and BHLS around the world: Explosive growth, large positive impacts and many issues outstanding,” Res. Transp. Econ., vol. 39, nro. 1, pp. 8–13, 2013.
[29] S. Mejía-Dugand, O. Hjelm, L. Baas, y R. A. Ríos, “Lessons from the spread of Bus Rapid Transit in Latin America,” J. Clean. Prod., vol. 50, pp. 82–90, 2013.
[30] L. Wright, “Bus Rapid Transit,” en Sustainable Transport: A Sourcebook for Policy-makers in Developing Cities, K. Fjellstrom, Ed. Eschborn, Germany: Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ), 2002, p. 48.
[31] S. Zimmerman y H. Levinson, “The Facts About BRT,” Planning, vol. 72, nro. 5, pp. 34–35., 2006.
[32] F. Duarte y F. Rojas, “Intermodal Connectivity to BRT : A Comparative Analysis of Bogotá and Curitiba,” J. Public Transp., vol. 15, nro. 2, pp. 1–18, 2012.
[33] L. Wright y L. Fulton, “Climate Change Mitigation and Transport in Developing Nations,” Transp. Rev., vol. 25, nro. 6, pp. 691–717, Nov. 2005.
[34] M. S. Baghini, A. Ismail, y M. H. Hafezi, “Bus Rapid Transit ( BRT ) System Impacts to Environmental Quality,” Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol., vol. 7, nro. 7, pp. 1158–1164, 2014.
[35] ISO, “ISO 14044 Environmental Management —Life Cycle Assessment— Requirements and Guidelines.” ISO, Ginebra, 2006.
[36] European Commission, Joint Research Centre, and Institute for Enviroment and Sustainability, International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbook - General guide for Life Cycle Assessment - Detailed guidance, First edit. Luxemburgo: Publications Office of the European Union, 2010.
[37] European Commission, Joint Research Centre, and Institute for Enviroment and Sustainability, Characterisation factors of the ILCD Recommended Life Cycle Impact Assessment methods. Database and supporting Information, First edit. Luxemburgo: Publications Office of the European Union, 2012.
[38] A. P. Acero, C. Rodríguez, y A. Ciroth, “LCIA methods Impact assessment methods in Life Cycle Assessment and their impact categories.” Berlin, pp. 1–23, 2014.
[39] M. a J. Huijbregts, W. Gilijamse, A. M. J. Ragas, y L. Reijnders, “Evaluating uncertainty in environmental life-cycle assessment. A case study comparing two insulation options for a Dutch one-family dwelling,” Environ. Sci. Technol., vol. 37, nro. 11, pp. 2600–2608, 2003.
[40] Y. Y. Restianti y S. H. Gheewala, “Life cycle assessment of gasoline in Indonesia,” Int. J. Life Cycle Assess., vol. 17, nro. 4, pp. 402–408, Ene. 2012.
[41] R. Faria, P. Moura, J. Delgado, y A. T. de Almeida, “A sustainability assessment of electric vehicles as a personal mobility system,” Energy Convers. Manag., vol. 61, pp. 19–30, Sep. 2012.
[42] J. Lang, S. Cheng, Y. Zhou, B. Zhao, H. Wang, y S. Zhang, “Energy and Environmental Implications of Hybrid and Electric Vehicles in China,” Energies, vol. 6, nro. 5, pp. 2663–2685, May 2013.
[43] J. Lang, S. Cheng, Y. Zhou, B. Zhao, H. Wang, y S. Zhang, “Energy and Environmental Implications of Hybrid and Electric Vehicles in China,” Energies, vol.
11
8
Análisis de Ciclo de Vida para diferentes fuentes energéticas usadas en los
vehículos de transporte de pasajeros de la ciudad de Bogotá
6, nro. 5, pp. 2663–2685, May 2013.
[44] R. Buitrago, “Evaluación de los efectos ambientales de la gasolina, diésel, biodiesel y etanol carburante en Colombia por medio del Análisis de Ciclo de Vida,” Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, 2014.
[45] R. Schenk y T. Gordy, 2011 Directory of Sustainability Life Cycle Assessment Tools. Portland, OR: International Society of Sustainability Professionals, 2011.
[46] M. A. Curran y P. Notten, “Summary of Global Life Cycle Inventory Data Resources,” Society of Environmental Toxicology and Chemistry,. pp. 1–34, 2006.
[47] ADEME — Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie, “L’évaluation environnementale en agriculture,” L’outil Agribalyse / Agribalyse program, 2014. [En línea]. Disponible en: http://www.ademe.fr/expertises/produire-autrement/production-agricole/passer-a-laction/dossier/levaluation-environnementale-agriculture/loutil-agribalyse-agribalyse-program. [fecha de consulta : 01-Mar-2015].
[48] NREL- National Renewable Energy Laboratory, “U.S. Life Cycle Inventory Database,” NREL- National Renewable Energy Laboratory, 2013. [En línea]. Disponible en : http://www.nrel.gov/lci/. [fecha de consulta : 01-Mar-2015].
[49] P. E. Grohnheit, “NEEDS - New Energy Externalities Developments for Sustainability,” Danmarks Tekniske Universitet, 2014. [En línea]. Disponible en: http://www.sys.man.dtu.dk/Research/Energy-Systems-Analysis/Research-projects/More-completed-projects/NEEDS. [fecha de consulta : 01-Mar-2015].
[50] Joint Research Center, “EPLCA - European reference Life-Cycle Database,” Joint Research Center. [En línea]. Disponible en : http://eplca.jrc.ec.europa.eu/ELCD3/. [fecha de consulta: 01-Mar-2015].
[51] Argonne National Laboratory, “GREET Model,” Transportation Technology R&D Center, 2014. [En línea]. Disponible en : https://greet.es.anl.gov/. [fecha de consulta: 13-Mar-2014].
[52] Ecoinvent Association, “The ecoinvent Database,” Ecoinvent Centre. [En línea]. Disponible en : http://www.ecoinvent .org/database/. [Fecha de consulta : 01-Mar-2015].
[53] PE INTERNATIONAL, “GaBi LCA Databases,” thinkstep GaBi. [En línea]. Disponible en : http://www.gabi-software.com/databases/gabi-databases/. [Fecha de consulta : 01-Mar-2015].
[54] Swiss Centre for Life Cycle Inventories, “ecoinvent data 2.2,” 2010. [En línea]. Disponible en : http://www.ecoinvent .org/. [Fecha de consulta : 10-Oct-2014].
[55] Green Delta, “OpenLCA.” http://www.greendelta.com/, 2014.
[56] Ecopetrol S. A., “Reporte integrado de gestion sostenible,” Bogotá D.C., 2013.
[57] Subdirección de Energía Eléctrica - Grupo de Generación, “Informe mensual de variables de generación y del mercado eléctrico colombiano – Junio de 2014,” 2014.
[58] Concejo de Bogotá D.C., Proyecto de acuerdo 161 de 2012. Bogotá D.C., 2012.
[59] Secretaría Distrital de Ambiente (SDA), “Anexo 1. Listado de categorías vehiculares con los criterios de clasificación, los factores de actividad y los factores de emisión
Bibliografía 119
asociados,” en Plan Decenal de Descontaminación del Aire para Bogotá, Bogotá D.C.: secretaría Distrital de Ambiente, 2010, pp. 299–300.
[60] SDA, “Plan Decenal de Descontaminación del Aire para Bogotá.” Bogotá D.C., p. 324, 2010.
[61] UPME, “FACTORES DE EMISIÓN DE LOS COMBUSTIBLES COLOMBIANOS (FECOC).” SIAME - Sistema de Información Ambiental Minero Energético, 2003.
[62] BYD Motor Colombia SAS, “BYD 100% Buses Eléctrico para Transporte Masivo.” BYD Motor Colombia SAS, Bogotá D.C., p. 2.
[63] T. Donateo, F. Ingrosso, F. Licci, y D. Laforgia, “A method to estimate the environmental impact of an electric city car during six months of testing in an Italian city,” J. Power Sources, vol. 270, pp. 487–498, 2014.
[64] D. Weisser, “A guide to life-cycle greenhouse gas (GHG) emissions from electric supply technologies,” Energy, vol. 32, pp. 1543–1559, 2007.
[65] M. Demarty y J. Bastien, “GHG emissions from hydroelectric reservoirs in tropical and equatorial regions: Review of 20 years of CH4 emission measurements,” Energy Policy, vol. 39, nro. 7, pp. 4197–4206, 2011.
[66] A. C. Rocha Lessa, M. A. dos Santos, J. E. Lewis Maddock, y C. Dos Santos Bezerra, “Emissions of greenhouse gases in terrestrial areas pre-existing to hydroelectric plant reservoirs in the Amazon: The case of Belo Monte hydroelectric plant,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 51, pp. 1728–1736, 2015.
[67] L. Yang, F. Lu, X. Zhou, X. Wang, X. Duan, y B. Sun, “Progress in the studies on the greenhouse gas emissions from reservoirs,” Acta Ecol. Sin., vol. 34, nro. 4, pp. 204–212, 2014.
[68] A. Dale, A. Pereira de Lucena, J. Marriott, B. Borba, R. Schaeffer, y M. Bilec, “Modeling Future Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions and Environmental Impacts of Electricity Supplies in Brazil,” Energies, vol. 6, nro. 7, pp. 3182–3208, Jul. 2013.
[69] ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica, “Matriz de Energia Elétrica,” ANEEL. [En línea]. Disponible en : http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm.